【摘 要】
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随着轻量化技术的发展,高强度的铝基复合材料被广泛应用在汽车和航空航天等领域,其中关于SiCp增强铝基复合材料的研究是近年来的热点之一。SiCp/Al复合材料可以发挥SiCp较高的比强度与Al金属良好的韧性。但是由于SiCp的团聚作用以及与金属基体的不浸润性导致SiCp在铝基体中的分散性、SiCp/Al界面结合较差,影响复合材料的综合性能。因此,改善SiCp在铝基体中的分散性、SiCp/Al界面结合
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随着轻量化技术的发展,高强度的铝基复合材料被广泛应用在汽车和航空航天等领域,其中关于SiCp增强铝基复合材料的研究是近年来的热点之一。SiCp/Al复合材料可以发挥SiCp较高的比强度与Al金属良好的韧性。但是由于SiCp的团聚作用以及与金属基体的不浸润性导致SiCp在铝基体中的分散性、SiCp/Al界面结合较差,影响复合材料的综合性能。因此,改善SiCp在铝基体中的分散性、SiCp/Al界面结合情况,以及复合材料的组织结构情况,是实现高强复合材料的关键。本文首先采用高能球磨法制备SiCp/6061Al复合粉体,然后采用真空热压烧结法和热处理方法制备SiCp/6061Al复合材料,分析复合材料强化机理与断裂机制,结合粒度、扫描电镜、拉伸强度检测等表征手段与测试方法系统研究了制备工艺对SiCp/6061Al复合粉体及材料性能的影响。主要研究内容及结论如下:（1）研究了SiCp粒径对复合粉体及材料性能的影响。采用多种不同尺寸的SiCp分别制备复合粉体及材料,SiCp粒径为0.5μm时,细小SiCp减少球磨中6061Al基体冷焊,获得SiCp与片状6061Al粉相间夹杂结构,0.5μm SiCp/6061Al复合材料综合性能最好。（2）研究了球磨工艺对SiCp/6061Al复合粉体及材料性能的影响。采用高能球磨法制备复合粉体,分别探索了球磨转速和球磨时间对复合粉体及材料综合性能的影响。球磨转速为900/1000 r/min,球磨时间为80 min制备的SiCp/6061Al复合粉体形貌规则、粒度均匀,SiCp的分散性以及与Al基体的界面结合情况明显改善,复合材料综合性能最好,抗拉强度为382.49 MPa,延伸率为7.23%,导电率为24.88%IACS,显微硬度为118.2 HV。对比原料6061Al材料样品,抗拉强度提升了152.45%,硬度提升了77.93%。（3）研究了SiCp/6061Al复合材料的成型工艺。采用真空热压烧结法制备复合材料,研究烧结温度对复合材料综合性能的影响。真空热压570℃,保温60min,Al颗粒间形成良好的冶金结合,复合材料中有少量Mg2Si脆性相的生成。复合材料抗拉强度为382.49 MPa,延伸率为7.23%。（4）研究了热处理工艺对SiCp/6061Al复合材料的强化效果。采用T6热处理工艺,研究固溶温度与时效时间对复合材料物相组成以及综合性能的影响。SiCp/6061Al复合材料在535℃温度下固溶90 min,显微偏析的Mg、Si元素完全固溶进铝基体中,形成溶质原子与空位的双重饱和固溶体。复合材料180℃人工时效4 h,过饱和溶质原子可以均匀析出,形成Mg2Si过渡相,明显提高复合材料拉伸性能与硬度。复合材料经过T6热处理抗拉强度为406.31 MPa,延伸率为10.42%,显微硬度为149.2 HV。固溶-时效热处理对复合材料的综合性能提升明显。综上所述,本论文采用高能球磨方法改善SiCp的分散性以及与铝合金基体的界面结合情况,采用真空热压烧结法制备了SiCp/6061Al复合材料,对复合材料进行了T6热处理强化,实现了粉末冶金法结合热处理强化工艺制备高强SiCp/6061Al复合材料的工艺技术。
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