SiC泡沫陶瓷-鋁基復(fù)合材料的界面結(jié)合及腐蝕行為研究.pdf

1、本文采用比較普遍成功的方法——有機(jī)泡沫浸漬法，在真空環(huán)境下高溫?zé)Y(jié)成型符合要求的高強(qiáng)度SiC泡沫陶瓷；以SiC泡沫陶瓷作為增強(qiáng)相，選用鋁硅系合金做為基體材料，利用擠壓浸滲法制得SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料。利用光學(xué)金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡（SEM)、X射線多晶衍射儀(XRD)、X射線能譜儀(EDS)、數(shù)顯布氏硬度計(jì)、電子萬能試驗(yàn)機(jī)等現(xiàn)代材料分析測(cè)試方法，研究了SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料的界面結(jié)合情況，并測(cè)試了其硬度和抗彎強(qiáng)度這兩項(xiàng)基

2、本力學(xué)性能以及耐腐蝕性能。
　　通過SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料的界面結(jié)合研究表明：復(fù)合材料中，SiC泡沫陶瓷與鋁基體材料之間的界面受澆注溫度的影響較大，其界面結(jié)合能力隨溫度升高而增強(qiáng)，在溫度低于780℃的情況下，界面易出現(xiàn)分離現(xiàn)象，780℃-810℃為較佳澆注溫度范圍，在此范圍內(nèi)，SiC泡沫陶瓷與鋁基體材料結(jié)合較為緊密，界面結(jié)合優(yōu)良；在810℃澆注溫度下，以過共晶鋁硅合金（Al-xSi(x=20-23)）、亞共晶鋁硅合金（ZL1

3、01）和共晶鋁硅合金ZL102三種不同的鋁硅合金作為基體材料，采用擠壓浸滲法，都可以制得界面結(jié)合優(yōu)良的SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料，并且界面之間形成了一組織緊密的硅相過渡帶；SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)是一種同時(shí)存在機(jī)械結(jié)合、界面反應(yīng)和互溶擴(kuò)散的混合機(jī)構(gòu)。
　　通過測(cè)試SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料的硬度以及抗彎強(qiáng)度表明：SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料的硬度和抗彎強(qiáng)度隨SiC泡沫陶瓷的孔徑的增大而有所提高；SiC泡沫陶瓷/鋁

4、基復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度較高，主要是由于SiC泡沫陶瓷與鋁基體材料之間優(yōu)良的界面結(jié)合；SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料在整體上呈現(xiàn)出脆性斷裂的特征，并存在解理臺(tái)階和河流花樣的解理斷口的微觀特征，從斷口中的鋁基體材料區(qū)域可以看到少量的韌窩，因而也具有塑性變形的特征。
　　通過對(duì)比SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料和鋁基體材料Al-xSi(x=20-23)的靜態(tài)浸泡腐蝕實(shí)驗(yàn)研究表明：SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料的耐腐蝕性能低于鋁基體材料的耐腐蝕性能

5、；SiC泡沫陶瓷的存在對(duì)復(fù)合材料的耐腐蝕性能有非常重要的影響，且SiC泡沫陶瓷的含量越大，其腐蝕敏感性越大；SiC泡沫陶瓷在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中并未被腐蝕，SiC泡沫陶瓷/鋁基復(fù)合材料和鋁基體材料Al-xSi(x=20-23)腐蝕后的腐蝕產(chǎn)物相同，均生成了AlCl3、Al(OH)3；溫度對(duì)材料腐蝕速率值的作用主要取決于腐蝕液活化能和腐蝕液溫度的變化梯度兩個(gè)因素，溫度上升，腐蝕液活化能被激發(fā)，腐蝕液的滲透速率迅速增加，腐蝕速率迅速增加；SiC泡