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碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有轻质、低膨胀、高导热、高阻尼、大刚度及高尺寸稳定性等特性,具有良好的应用前景。但是随着碳化硅含量的增加,使复合材料的加工难度增大,因此,需要深入研究高体积分数SiCp/Al复合材料在高温成形过程中的流变规律,为复合材料的成形奠定基础。
本文利用无压浸渗制备技术制备出了不同颗粒含量、不同粒度的碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料。通过高温热压缩试验,分析了复合材料的高温流变规律,在此基础上,对高体分SiCp/Al复合材料进行了等温反挤压试验,研究了工艺参数对挤压件组织性能的影响规律。
通过不同颗粒含量、不同粒度的碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料的高温热压缩试验,发现SiCp/Al复合材料在铝基体熔点以上呈粘流体状态,表现出很好的伪塑性。SiCp/Al复合材料高温抗压强度随着SiC颗粒体积分数的增加而增加。颗粒粒度对高体分SiCp/Al复合材料的软化影响比较大,对中低体分的SiCp/Al复合材料的影响较小。热压后SiCp/Al复合材料颗粒变得更加细小,并且复合材料在制备过程中产生的空洞和颗粒区域性分布不均等在变形过程中得到了修复和改善。
通过高分辨透射电镜分析了高体分SiCp/Al复合材料热压前后的界面结构,研究结果表明,经高温压缩后的SiCp/Al复合材料形成平直界面和锯齿形界面两种结构,没有发现Al4C3等有害相的生成。通过界面处能谱分析,发现Mg元素富集在界面处,这有利于改善SiC与铝基体的浸润性。
根据热压缩时的流变规律和组织演变,优化了高体分SiCp/Al复合材料热成形工艺,通过自行设计的等温反挤压模具,对高体分SiCp/Al复合材料进行了等温反挤压试验,在变形温度为850℃、挤压速度为0.9mm/min的条件下,制备出了颗粒分布均匀的杯形挤压件。