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为了进一步分析搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合材料中存在的问题及现象,其中包括颗粒分布均匀性控制、界面反应和结合情况、颗粒作用下的基体合金凝固过程等,从而为颗粒增强金属基复合材料的制备提供有效的理论指导,本文采用机械搅拌法成功制备出了组织均匀、性能优异的SiCp/Al-Mg复合材料,并研究了搅拌工艺参数对复合材料组织与性能的影响规律。通过对SiCp/Al-Mg复合材料进行重熔压力凝固实验,揭示了复合材料中基体合金的形核长大机制,建立SiCp/Al-Mg复合材料凝固模型,计算复合材料凝固动力学。通过对复合材料定向凝固实验的研究,建立不同晶体生长状态与颗粒作用的模型;利用颗粒与界面作用的研究,深入分析了颗粒与凝固界面的作用行为。通过对不同凝固条件下复合材料凝固组织观察和性能测试,研究了凝固条件、组织及性能之间的相互关系。利用颗粒预处理工艺和优化的搅拌工艺参数成功制备了不同Mg含量基体合金、不同增强体体积分数的SiCp/Al-Mg复合材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对复合材料进行组织观察,采用室温拉伸实验对复合材料进行了性能测试。结果表明,颗粒经过煅烧工艺后表面形成SiO2氧化膜,与合金中Al与合金元素Mg反应生成MgAl2O4层,降低了熔体的表面张力,改善了基体和SiC颗粒之间的润湿性。通过颗粒预处理和搅拌工艺参数的优化实现了颗粒在基体中的均匀分布,提高了复合材料的力学性能。对复合材料组织与性能比较得到,采用优化后的工艺参数612℃/500rpm/30min制备的10vol.% SiCp/Al-6.8Mg复合材料具有更佳的组织均匀性和良好的综合力学性能。采用重熔后压力凝固实验、定向凝固实验、差热分析法(DTA)等实验手段,金相显微镜(OM)、SEM、TEM、X射线衍射分析(XRD)等分析方法对SiCp/Al-Mg复合材料凝固行为进行了分析。研究结果表明,SiC颗粒的加入降低了复合材料中α(Al)相的形核温度,增加了形核过冷度,SiC颗粒不能作为α(Al)相的形核衬底,凝固组织中颗粒被推挤到最后凝固的部位即晶界处形成项链状排列,同时颗粒也阻碍了α(Al)相长大。在凝固后期Al与反应润湿产生的Si元素发生共晶反应生成Al-Si共晶相。凝固动力学曲线计算表明,SiC颗粒的增加提高了基体合金结晶区间温度,提高了共晶Si相的结晶量。定向凝固实验下界面凝固速度的提高改变了基体合金和复合材料晶体形态,降低了枝晶间距,改善了SiCp/Al-Mg复合材料中颗粒分布均匀性。随着凝固压力的提高和增强体体积分数的增加,颗粒被凝固界面捕获的临界凝固速度降低。对不同凝固条件下复合材料进行组织分析和室温压缩、室温硬度、致密度性能测试。结果表明,凝固条件(包括增强体含量、凝固压力、凝固冷却速率)不改变复合材料的形核本质和整个组织演变过程。增强体含量的增加降低了α(Al)相的形核温度,对Al-Si共晶影响不明显。增强体含量的增加显著细化了复合材料基体的凝固组织。复合材料凝固过程中凝固压力的存在改善了基体和增强体的润湿性,提高了形核过冷度,增加了形核率,提高了复合材料的冷却速率,降低了基体合金的晶粒尺寸。凝固压力使复合材料凝固过程中晶体生长产生一定的择优取向。随着凝固压力的提高复合材料内部的孔隙率减少,致密度增加,复合材料的力学性能显著改善。冷却速率的提高使材料结晶释放的热量增大,初生α(Al)相和Al-Si共晶相的形核过冷度增加,形核率提高,平均晶粒尺寸降低。冷却速率的提高可以促使颗粒的凝固过程中被固液界面捕获,从而有利于颗粒的均匀分布。由于晶粒细化和颗粒分布均匀性的提高,进而提高了复合材料的力学性能。通过对复合材料制备过程和凝固行为的研究,分析搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合材料中影响增强体分布均匀性的因素,提出了改善增强体分布均匀性的途径,对搅拌铸造制备颗粒增强金属基复合材料提出有效的理论指导。