SiCp/A1复合凝胶体系的制备工艺研究

来源 :沈阳理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:hghg2000
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SiCp/Al复合材料以其优异的结构、热学和光学等性能在航空航天、先进武器系统、汽车、电子封装及体育器材等领域都显示出广阔的应用前景。然而SiCp/Al复合材料在制备和使用中也存在诸多问题,如SiC颗粒分布不均匀、颗粒与基体的界面结合强度低、机加工性能差、产品的尺寸稳定性差等。开发复合材料的新型制备技术成为近年来专家学者们的研究热点。本试验通过将凝胶注模法中的凝胶过程引入粉末冶金法的混料工艺中制备SiCp/Al复合材料,并探讨原料成分及、工艺过程对复合粉的分散均匀性、松装密度及复合材料的致密度的影响。SiCp预处理采用混合酸腐蚀、蒸馏水浸泡、超声水浴等手段去除小颗粒SiC及杂质元素。涂覆工艺为高能引发浓度2wt.%丙烯酰胺在SiCp表面聚合,将SiCp包裹在有机成分中,增加混料时增强相的分散悬浮能力。混料过程为湿混制备浆料、制坯干燥、脱脂最终得到复合粉。试验过程分析了浆料中两相的分散均匀性及悬浮性,结果表明分散剂用量为2.0wt.%时浆料悬浮性可达理想值的90%以上,且去离子水中两相达到稳定分散的时间较无水乙醇短,约为15min,其分散程度也较好。干燥、脱脂过程受分散介质、胶体成分用量及环境温度等因素影响,为使坯体达到理想的干燥程度最终确定干燥工艺为:以无水乙醇为分散介质时,室温/24h、70℃/24h;以去离子水为分散介质时,室温/48h、70℃/48h的复合干燥模式。在最佳脱脂状态下,坯体胶体成分为2wt.%,分散介质为无水乙醇时脱脂效果最好。XRD测试结果表明干燥、脱脂过程复合粉成分变化不明显。复合粉基本性能的研究结果表明,增强相含量变化范围在17vol.%~33vol.%时,其松装密度在0.59~0.62g/cm3之间。SEM结果表明,虽然粉体中有机成分不能完全脱除,但两相间分散均匀性较高。压制、烧结工艺中,当压强在20~60MPa范围内变化时坯体致密度随压强增大而增大,最大值可达理论密度的95%。坯体的致密度随增强相含量的增加而减少。增强相含量在17vol.%~25vol.%范围内变化时,坯体致密度在95%~94.3%之间,SiC颗粒在坯体内分布均匀无团聚。压制过程中使用液体石蜡对模具润滑能有效改善坯体外观。坯体孔隙率随烧结温度、丙烯酰胺用量增加而增加,但不超过5.2%。
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