碳化硅泡沫陶瓷-鋁基復合材料制備及其耐磨性研究.pdf

1、三維連續(xù)拓撲結構陶瓷/金屬基復合材料是一種雙連續(xù)相復合材料,在三維連續(xù)拓撲結構中陶瓷相和金屬相均連續(xù)分布,且兩相相互交叉,界面結合強度較高。該雙連續(xù)相復合材料結合了陶瓷相高硬度、高耐磨性與金屬相良好延展性、高強度等優(yōu)點,可在航空航天、摩擦磨損和防彈防護等領域應用。
　　本文以碳化硅泡沫陶瓷為增強相,高硅鋁合金Al-xSi(X=20~23)作為金屬基體,通過擠壓鑄造工藝制備制備碳化硅泡沫陶瓷/鋁基復合材料。本文主要研究碳化硅泡沫陶瓷

2、制備工藝、復合材料的制備過程和復合材料耐磨性能。
　　首先利用有機泡沫浸漬法和真空液相燒結技術實現(xiàn)碳化硅泡沫陶瓷的燒結。以Al2O3-SiO2作為燒結助劑,通過調節(jié)陶瓷粉料中碳化硅的比例和燒結工藝等合理控制碳化硅泡沫陶瓷的強度與孔隙率的變化。研究表明:添加劑CMC和PAM的加入使陶瓷漿料的粘度得到改善,使用0.06％PAM和0.2%CMC的效果最佳,漿料的固含量為65%時最適宜進行掛漿;有機泡沫的預處理對掛漿過程也至關重要;經過掛

3、漿、干燥之后的素坯放置在真空燒結爐中燒結,通過分析陶瓷原料配比、燒結溫度和保溫時間,確定最佳配比中碳化硅含量為35%、燒結溫度為1600℃和保溫4h,樣 M35的抗壓強度為4.63±0.2MPa,孔隙率76.19%。
　　然后利用擠壓鑄造法制備復合材料,研究澆注溫度、模具溫度、壓射壓力對復合材料凝固組織的影響。研究表明:通過凝固組織金相圖的分析,發(fā)現(xiàn)當澆注溫度為750℃時,基體合金與陶瓷增強相的復合效果不佳,而澆注溫度為750~7

4、80℃時,從金相圖的結果上看,二者結合良好。因此,滿足基體合金與陶瓷增強相良好復合的條件是澆注溫度的范圍為780~810℃,壓射壓力25~40MPa,模具預熱溫度為650~680℃,當澆注溫度為780℃時,基體合金組織為少量細小等軸樹枝晶和大量薔薇柱狀組織的混合體;澆注溫度為810℃時晶粒的尺寸有增加的跡象。
　　最后利用磨損試驗機測試復合材料的耐磨性能力,通過改變負載、滑行距離和轉速等實驗參數(shù)來實現(xiàn)檢測。結果表明碳化硅泡沫陶瓷/