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本研究从缺陷分析入手,深入开展高质量SiCp/Al复合材料的制备和重熔技术研究,以期望通过本文的研究工作,在推动SiCp/Al复合材料的应用方面做出贡献。
从热力学和动力学的角度分析了机械搅拌法制备SiCp/Al复合材料的原理,根据理论分析对机械搅拌设备进行改进;提出制备复合材料的改进工艺,制备了高质量复合材料,从节约材料和环保出发,提出了改进的重熔工艺,复合材料可循环使用。
本文在原有工艺基础上,提出在真空下熔化Al锭,避免了Al锭在熔化过程中大量气体的卷入以及表面氧化;SiC颗粒加入到Al液表面后,适当延长开始卷入搅拌的时间,避免了SiC颗粒表面吸附的气体卷入熔体,减少了熔体中的气体并有利于SiC颗粒的卷入及分散过程;严格控制搅拌杆与液面的位置,以中速搅拌代替高速搅拌,取得了同样的SiC颗粒分散效果;搅拌卷入SiC颗粒的时间为1小时,大大缩短了复合材料的制备过程,减轻了熔体与搅拌杆和坩埚之间的冲刷,减少了复合材料中的含Fe量,同时还减少了设备的损伤并节约了能耗。采用改进后的工艺制备的复合材料具有以下特点:孔隙率可达到0.2%,SiC颗粒分散均匀,无明显的团聚现象,含Fe量低于0.2%,断口无明显的氧化夹杂,复合材料具有优异的机械性能。
重熔工艺采用二次低速搅拌,在熔体的降温过程中,采用快速降温措施,减少了重熔所需时间。复合材料可连续重熔四次,重熔的复合材料具有SiC颗粒分散均匀,无明显的Fe相,气孔率低,无明显的夹杂物,实现了材料的多次利用和回收工艺。