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SiC颗粒增强铝基复合材料具有低密度、低膨胀系数和热稳定性好等优异的综合性能,而且SiC颗粒成本低廉、来源广泛,具有强大的竞争力,在航空、航天、机械、汽车、电子等领域中有着广泛应用前景。对颗粒增强铝基复合材料的研究,目前主要集中在挤压态棒材的材料制备、力学性能等特性上。但在实际应用中有很多零件为异型件,通常需要采用锻造工艺进行二次加工。因此,研究颗粒增强铝基复合材料的锻造成形加工工艺及其力学性能对于复合材料工程构件的设计和应用具有重要的意义。
论文主要对SiC颗粒增强铝基复合材料的热模锻工艺影响因素进行了研究,分析了热模锻工艺对不同基体合金复合材料组织和性能的影响以及不同变形量的热模锻过程对复合材料组织和性能的影响;并对冷压+烧结法制备SiC颗粒增强铝基复合材料工艺进行了初步探讨。通过选择合理的工艺参数,获得了变形量为54%,组织分布均匀,表面质量完好的复合材料。得到如下结论:
(1)热模锻过程可以明显改善复合材料的微观组织,复合材料热压锭经过模锻二次变形后,基体中SiC颗粒分布更加均匀,致密度提高。在变形量较大时,复合材料的基体组织发生明显的变形,增强体颗粒呈现顺着变形方向延伸的流线。
(2)SiC<,p>/2014Al、SiC<,p>/2024Al和SiC<,p>/2009Al复合材料经过热模锻后,致密度大大提高。随着变形量的增大,材料的致密度也随之增大,当变形量为54%时,可以达到99.5%以上。
(3)SiC<,p>/2014Al、SiC<,p>/20241Al和SiC<,p>/2009Al复合材料经过热模锻后,强度和韧性得到很大提高,随着变形量的增大,复合材料的强度随之增大。当变形量为54%时,SiC<,p>/2024Al复合材料的屈服强度和抗拉强度分别比热压烧结态提高了14.3%和27%,延伸率和断面收缩率分别比热压烧结态提高了166.7%和233.3%。
(4)SiC<,p>/2024Al复合材料冷压后在590-620℃之间真空烧结致密度为82%,经过挤压和模锻后致密度可提高到97%以上,屈服强度分别提高了30%和22%,抗拉强度分别提高了44%和42%。