粉末触变成形制备SiCp/6061A1基复合材料的组织与力学性能的研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alwbgs
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提出了利用粉末冶金的混粉和压实工艺获得SiC颗粒(SiCP)和铝合金粉末组成的锭料,然后经部分重熔、触变成形制得铝基复合材料(SiCP/Al)的一种新技术——粉末混合触变成形。该技术综合了粉末冶金和触变成形技术的优点,集材料制备、成形于一体,其目的是为了获得SiCP分布均匀、组织致密、性能优良的SiCP/Al基复合材料零件。本文研究了获得SiCP/6061Al基复合材料触变成形用半固态锭料的混粉、压实及其部分重熔工艺参数,并研究了不同加工工艺参数对触变模锻6061铝合金和SiCP/6061 Al基复合材料组织与性能的影响规律。  对部分重熔过程中的组织演变的研究结果表明:6061铝合金粉末压制块经部分重熔后,能获得初生相颗粒细小(约为18μm)、圆整的半固态组织。无论球磨与否,压制块在部分重熔过程中的组织演变均可分为三个阶段:初期共晶相的溶解及其导致的晶粒的快速粗化、组织分离与球状化以及初生相颗粒的粗化。与未球磨的相比,球磨后因粉末中贮藏着大量的能量,初期演变进程较快,液相的形成时间提前,但由于大尺寸粉末颗粒的形成,其后的分离和粗化过程减慢。SiCP/6061Al基复合材料的组织演变仍可分为与基体相同的三个阶段,但由于SiC颗粒对热传导和溶质原子扩散的阻碍,其演变进程大大减慢,且最终得到的初生相颗粒较基体合金的细小。另外,适当提高重熔温度有利于获得理想的半固态组织,然而,温度过高会导致液相率增多,使得半固态成形的优势减弱。  此外,研究了重熔时间、重熔温度、模具温度三个加工工艺参数对触变模锻6061铝合金以及SiCP/6061Al基复合材料的组织与力学性能的影响。结果表明三个工艺参数对成形件的组织、力学性能、断裂方式都有很大的影响。不同成形工艺得到不同的组织,而不同的组织决定了该材料的断裂方式。要获得高性能的触变模锻零件,必须通过调整加工工艺参数,以得到致密、均匀的组织。本实验适合的6061铝合金触变模锻工艺为锭料在660℃加热80min后成形,模具温度为350℃。成形后,抗拉强度、延伸率和维氏硬度分别达到196Mpa,11.0%和55.2HV。复合材料的抗拉强度和硬度随着SiCP体积分数的增加而提高,这主要是由于SiCP对基体的强化作用引起的。对于10%SiCP/6061Al基复合材料,适合的触变模锻工艺为锭料在660℃加热90min后成形,模具温度保持在250℃。成形后,抗拉强度、延伸率和维氏硬度分别达到228Mpa,5.3%和66.4HV。即复合材料的抗拉强度和硬度较基体合金的明显提高,而延伸率则显著减小。
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