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Al-Fe-V-Si系耐热铝合金具有良好的室温和高温强度、塑性、断裂韧性以及耐腐蚀性能。该系列合金在Al基体上弥散分布大体积分数的Al12(Fe,V)3Si耐热强化相,强化相细小均匀,具有良好的热稳定性,并且可以充分发挥弥散强化的作用。在该系合金中加入SiC颗粒进行增强,提高材料的杨氏模量、耐磨性,还可以提高材料的室温和高温强度。本论文综合评述了快速凝固耐热铝合金及其复合材料、快速凝固-粉末冶金技术以及喷射沉积技术的研究进展和现状,针对SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料研究中的问题,开展了以下几个方面的研究工作:基于多层喷射共沉积制备技术和装置,研究了SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料坯料的制备,研究了喷射沉积工艺参数如液流直径、雾化气体压力、喷射高度等对沉积坯组织和性能的影响,获得了最佳的喷射沉积工艺参数。通过单向热压对SiCP/Al-Fe-V-Si进行致密化,并对比研究了传统的热挤压致密。对SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料经热挤压和热压后的显微组织进行研究发现:热挤压后的组织中,SiC颗粒呈流线分布,并且在厚度方向上分层,大量的SiC颗粒流动到表面;而在热压后的组织中,虽然在小范围内有SiC颗粒的聚集,但是并未出现SiC颗粒的表层聚集现象。对比研究了多层喷射共沉积SiCP/Al-Fe-V-Si材料的热挤压后轧制和热压后轧制两种热加工工艺,以及这两种工艺对于复合材料板材的显微组织和力学性能的影响。研究发现通过热压后再轧制比通过热挤压后再轧制,复合材料板材具有更加均匀的显微组织。热压致密能克服热挤压过程中带来的SiC颗粒表层聚集现象,SiC颗粒与基体结合良好,轧制后的板材显微组织的均匀、细小,因而加工得到的板材具有优异的力学性能。并研究了轧制过程中复合材料的密度和硬度的变化规律。对比研究Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金及添加SiC颗粒的复合材料的组织力学性能,并研究了不同Fe含量的SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料经热压后热轧制备的板材的组织和力学性能。研究发现,SiC颗粒加入能提高喷射沉积过程中基体合金的冷却速率,使基体晶粒更加细小,弥散粒子也更加细小弥散、稳定,产生更好的细晶强化和弥散强化效果,并在后续的热加工过程中,依然保持晶粒、第二相粒子细小弥散,从而提高了材料的力学性能。复合材料中的第二相粒子体积分数随着Fe含量的升高而升高,复合材料的抗拉强度特别是高温下的抗拉强度随着Fe含量的升高而升高,而材料的伸长率随其Fe含量的升高而降低。经过相同的热挤压后再热轧的工艺加工后,加入SiC颗粒进行喷射共沉积得到的SiCP/Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si复合材料比没有添加SiC颗粒的Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si合金具有更好的力学性能。研究了SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料的SiC-Al界面,结果表明,在多层喷射共沉积SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料主要存在两种SiC-Al界面,一种是具有晶态界面层的SiC-Al界面,一种是具有非晶态界面层的SiC-Al界面。晶态SiC-Al界面为一平直的、宽度为3nm左右Si原子界面层,界面十分干净且无缺陷,Si纳米过渡层提高了界面润湿性。SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料在界面附近有Al4C3相的生成,Al4C3相呈棒状,长度约为40nm,而直径约为10nm,长径比约为4:1,细小的Al4C3相粒子弥散分布在基体中。另一种SiC-Al界面是厚约5nm的SiO2非晶界面层,SiO2过渡层能起到一个保护层的作用,从而防止生成粗大的Al4C3脆性相,提高SiC与Al基体之间的润湿性,清除界面处的污染物。良好的界面润湿性保证了界面结合强度,有利于提高复合材料的力学性能。研究了SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料在不同温度下的断裂机制,结果表明,在颗粒增强的金属基复合材料中,主要的裂纹形核机制是增强颗粒的开裂、增强颗粒-基体界面的脱粘,裂纹形核方式取决于界面结合的强度。当拉伸温度较低时,由于SiC-Al基体界面结合较强,主要通过SiC增强颗粒的开裂形核,在材料开裂以前,基体变形程度高,材料塑性较好。当拉伸温度达到400℃时,SiC- Al基体界面结合较弱,界面的脱粘成为裂纹形核的主要机制,材料在产生软化以前已经断裂。随着温度的升高,界面结合逐渐减弱,被拉断的SiC颗粒来减少,被拔出的SiC颗粒增多,复合材料的塑性变差。研究了热暴露过程中SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料的第二相粒子、SiC-Al界面和力学性能的热稳定性,以及热暴露过程中的位错增殖现象。复合材料中的弥散粒子在长期高温过程中保持类球状,粗化速率低,即使经550℃热暴露200h后组织无明显变化,硬度下降不明显,具有优异的热稳定性。SiC在热暴露过程中有效抑制第二相粒子的长大与分解,因此添加SiC颗粒的复合材料组织和力学性能具有更好的热稳定性。复合材料的热稳定随着Fe/V比值的提高而提高。经640℃热暴露10h,SiC-Al界面析出了粗大Al4C3相。SiCP/Al-Fe-V-Si经550℃长时间热暴露后,出现了位错增殖。研究了SiCP/Al-Fe-V-Si的耐腐蚀性能。Al-Fe-V-Si合金及其复合材料都具有良好的抗腐蚀性能,但添加SiC后的复合材料较未添加SiC颗粒的同成份Al-Fe-V-Si合金材料腐蚀速率小,抗腐蚀性能好。而对于不同Fe含量的SiCP/Al-Fe-V-Si复合材料,随着Fe含量的升高,腐蚀速率升高,抗腐蚀能力下降。