【摘 要】
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采用低成本的半固态搅拌法制备了不同质量分数SiCp/Al复合材料,利用扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了颗粒的微观形貌和复合材料的微观组织;采用X射线衍射和差热分析(DTA)研
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采用低成本的半固态搅拌法制备了不同质量分数SiCp/Al复合材料,利用扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)研究了颗粒的微观形貌和复合材料的微观组织;采用X射线衍射和差热分析(DTA)研究了颗粒的微观形貌和复合材料化学反应产物;采用阿基米德原理、电子万能实验机和布氏硬度计对复合材料的致密性、室温拉伸性能和硬度进行了测试;并通过SEM对复合材料拉伸断口形貌进行了观察,分析其断裂机制;采用耐驰热膨胀仪研究了不同质量分数复合材料的热膨胀性能,并对质量分数为6%的SiCp/Al复合材料的干摩擦磨损性能和高温蠕变性能进行了研究。正交试验对复合材料工艺优化结果表明,在机械超声搅拌过程中,工艺参数机械搅拌速度为400r/min,机械超声搅拌温度为650°C~670°C,机械超声搅拌时间为20min,增强相质量分数为6%时,复合材料组织均匀,抗拉强度、弹性模量、硬度和伸长量均得到明显的改善和提高。并得出复合材料的断裂机制主要以基体的塑性开裂,增强体的断裂和界面因发生化学反应而影响了界面的结合强度为主。热膨胀实验表明,随着颗粒质量分数的增加,复合材料的热膨胀系数降低,相对于纯铝来说,复合材料的累积残余应变明显降低。采用Kerner模型描述SiCp/Al复合材料的热膨胀系数,理论热膨胀系数和实验热膨胀系数最为接近。不同滑动速度和不同外加荷载参数下,对复合材料干摩擦磨损性能研究表明,随着外加荷载和滑动速度的增加,SiCp/Al复合材料的质量磨损率变化并不是单调的,而是呈现先降低后增加的趋势;另一方面外加荷载为18N,滑动速度为0.8059m/s时,材料的摩擦系数最稳定,质量磨损率最小。干摩擦磨损条件下,SiCp/Al复合材料的摩擦磨损机制为粘着磨损向磨粒磨损转变,最后出现严重的剥层磨损,有时受两到三种磨损机制的共同作用。高温蠕变性能表明,复合材料的抗高温蠕变性能明显优于基体材料。
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