基于熔融技術的鋁基復合材料制備與性能研究.pdf

1、鋁基復合材料一直是材料領域研究熱點之一,目前的制備技術主要有攪拌鑄造、熔融浸滲、粉末冶金、噴射沉積、原位復合等。其中的陶瓷顆粒增強鋁基復合材料綜合了增強顆粒和鋁合金的優(yōu)勢,具有比強度比模量高、導熱性好、耐磨性佳、尺寸穩(wěn)定等特性,并且復合工藝簡單、原材料成本低廉,在航空航天、交通運輸?shù)阮I域得到廣泛應用。其中的碳/鋁或碳、顆?；祀s增強鋁基復合材料主要利用了碳材料的高熱導率優(yōu)勢,作為主要的散熱材料在電子元器件領域得到廣泛應用。
　　本文

2、利用熔融技術制備上述兩種鋁基復合材料并做了全面的測試表征,在合理選擇原料的基礎上通過制備工藝的創(chuàng)新來獲得高性能的復合材料。首先采用攪拌鑄造法制備了SiCp/2024鋁基復合材料,重點探究了SiC顆粒改性、Ti元素改性、熱擠壓和固溶時效、攪拌工藝參數(shù)、增強體含量對復合材料力學性能的影響。其次采用無壓浸滲法制備了SiCp/ADC12復合材料、壓力浸滲法制備了SiC/Gr/ADC12和AlN/Gr/ADC12混雜復合材料,重點探究了增強體含量

3、對復合材料熱學性能的影響。
　　研究結(jié)果:攪拌鑄造實驗中,SiC顆粒改性可以顯著改善顆粒與鋁基體的潤濕性。增加Ti元素含量能提高2024基體及其復合材料力學性能。熱擠壓有利于改善顆粒與基體的界面結(jié)合,使材料性能較鑄態(tài)顯著提高。最佳攪拌工藝參數(shù)為:保溫溫度760℃、攪拌時間30 min、攪拌功率9.5Hz-10.5Hz。材料綜合力學性能在3wt.％時最好,其熱擠態(tài)拉伸強度和硬度分別可達311MPa和133HB,相比鑄態(tài)2024基體提

4、高了94.4%和84.7%。摩擦磨損試驗得出,當顆粒含量為7wt.%時,材料的平均摩擦系數(shù)和磨損量分別為0.6和0.25 mg,較同態(tài)2024基體分別下降了25%和39%。固溶時效處理后,材料性能較熱擠態(tài)時有了進一步提高,拉伸強度和硬度增幅均在10%左右。無壓浸滲實驗中,材料的熱導率和熱擴散系數(shù)隨著 SiC顆粒含量的增加均逐漸下降。壓力浸滲實驗中,隨著SiCp/Gr體積比逐漸變小,復合材料在熱性能方面呈現(xiàn)各向異性,XY方向的熱導率逐漸變