納米SiC顆粒增強7075鋁基復(fù)合材料半固態(tài)坯制備及成形研究.pdf

1、為了適應(yīng)國家節(jié)能、減排、增效的總體方針，裝備的輕量化越來越凸顯其重要性。其中結(jié)構(gòu)件的輕量化是裝備輕量化的重要支撐技術(shù)，主要是以鋁合金、鎂合金及其復(fù)合材料替代鋼材，將其推向一個新的服役水平。納米顆粒增強鋁基復(fù)合材料由于其具有較高的強度和彈性模量以及較好的耐磨性等特征，已經(jīng)成為結(jié)構(gòu)件的首選材料之一。但是納米顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備和成形還存在一定的技術(shù)困難。例如納米顆粒的均勻分散、制備工藝參數(shù)的合理匹配以及成形過程的優(yōu)化控制等都存在一定技

2、術(shù)困難。本文針對納米顆粒增強鋁基復(fù)合材料制備和成形的技術(shù)難題，提出超聲輔助半固態(tài)攪拌制備方法，并以典型深桶形件為研究對象，對其半固態(tài)流變擠壓成形展進行了研究。通過對微觀組織形貌的觀察和宏觀力學(xué)性能的分析，得出不同工藝參數(shù)對半固態(tài)漿料和桶形件的影響規(guī)律。為納米顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備和成形提供了技術(shù)支持。
　　綜合考慮半固態(tài)攪拌時間，攪拌溫度，碳化硅體積分數(shù)、超聲震蕩時間和施加壓力五個因素設(shè)定實驗方案。根據(jù)桶形件的尺寸形狀，設(shè)計相

3、應(yīng)的流變擠壓成形模具。研究了超生輔助半固態(tài)攪拌過程參數(shù)對制備半固態(tài)坯料質(zhì)量的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，半固態(tài)攪拌時間，攪拌溫度，碳化硅體積分數(shù)和超聲震蕩時間對制備半固態(tài)漿料有重要影響，從而影響到成形桶形件的質(zhì)量。流變成形時的擠壓力對成形桶形件也有重要的影響。通過多組試驗比較發(fā)現(xiàn)較佳的工藝參數(shù)為半固態(tài)攪拌時間25min，攪拌溫度為620℃，碳化硅體積分數(shù)為1％，超聲震蕩時間為10min時為宜。
　　通過室溫拉伸試驗分析研究了半固態(tài)流變擠壓

4、成形桶形件的力學(xué)性能。擠壓態(tài)的7075鋁合金棒材的抗拉強度為310~330MPa，延伸率為10%。按照上述較佳參數(shù)成形的桶形件的抗拉強度為310MPa，延伸率為8%，接近擠壓態(tài)鍛鋁強度。將該桶形件經(jīng)過T6熱處理后，其強度可達460MPa，延伸率15%，超過未熱處理鍛態(tài)7075鋁合金棒材。工藝參數(shù)匹配不合理時會導(dǎo)致微觀組織中存在大量的樹枝晶，以及夾雜，氣孔和裂紋等缺陷，惡化了性能。在優(yōu)化的工藝參數(shù)下能夠獲得晶粒尺寸細小均勻，組織致密，缺陷