攪拌輔助鑄造法制備原位自生AlFeSi-Al復(fù)合材料研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料由于其具有重量輕、較高的比強(qiáng)度和比剛度、熱穩(wěn)定性好、耐磨性能好、低的熱膨脹系數(shù)和高的耐熱性等，廣泛應(yīng)用于航空、能源、機(jī)床、先進(jìn)武器及汽車等方面。目前制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的工藝大致分為兩種，一種是強(qiáng)制加入法，另一種是原位反應(yīng)法。相較于強(qiáng)制加入法，通過原位反應(yīng)制備的增強(qiáng)體顆粒細(xì)小、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、與基體結(jié)合良好。同時攪拌的引入有效的細(xì)化晶粒，均勻組織，大大增強(qiáng)了所制備的原位復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此攪拌輔助鑄造法結(jié)合原位反

2、應(yīng)制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料近幾年來備受關(guān)注。
　　本文運用機(jī)械攪拌和超聲振動輔助鑄造法結(jié)合原位反應(yīng)技術(shù)通過改變相關(guān)工藝參數(shù)（Fe含量、機(jī)械攪拌和超聲振動時的溫度、機(jī)械攪拌和超聲振動作用的時間）制備了AlFeSi/Al原位復(fù)合材料。利用XRD，EDS，SEM，光學(xué)顯微鏡，XHV-1000數(shù)字式顯微硬度計、MFT-4000多功能材料表面性能試驗儀、電子萬能實驗機(jī)、M2000型磨損試驗機(jī)，研究了所制備原位復(fù)合材料的微觀組織，成分和相關(guān)力

3、學(xué)性能（維氏硬度、耐磨性能、壓縮性能、彎曲性能）。得出以下結(jié)論：
　?。?）AlFeSi/Al原位復(fù)合材料中增強(qiáng)相顆粒的大小、形態(tài)和分布與Fe粉含量、施加攪拌的時間和施加攪拌時的溫度有關(guān)。其中隨著Fe含量的增加，β-Al5FeSi增強(qiáng)體的形貌經(jīng)歷了細(xì)針狀-長條狀-粗大的棒狀-塊狀這變化過程，同時外加機(jī)械攪拌使得增強(qiáng)體顆粒分布更加均勻；攪拌時溫度為750℃時，增強(qiáng)體顆粒在基體合金中的形狀、大小和分布最佳，而且數(shù)量也最多；然而當(dāng)攪拌時

4、的溫度到了一定的程度時，增強(qiáng)體顆粒已經(jīng)基本上分散開了，再升高溫度對顆粒的形狀、大小和分布沒有很大的影響；當(dāng)復(fù)合材料在攪拌作用時間為8min時，增強(qiáng)體顆粒在基體合金中的形狀、大小和分布最佳，而且數(shù)量也最多，此時AlFeSi金屬間化合物增強(qiáng)體對原位復(fù)合材料的增強(qiáng)作用最為明顯。
　?。?）AlFeSi金屬間化合物增強(qiáng)體對原位復(fù)合材料的增強(qiáng)作用效果明顯。其中當(dāng)Fe粉含量為6％、攪拌溫度為750℃、攪拌時間為8min時，所生成的AlFeSi

5、金屬間化合物增強(qiáng)體對原位復(fù)合材料的增強(qiáng)作用最為明顯。維氏硬度最高可以達(dá)到111.5HV，約為Al-Si合金的1.5倍；磨損率最低為0.231%，約為Al-Si合金7.4倍，主要以磨粒磨損為主；抗壓強(qiáng)度最高可達(dá)到548.2MPa，約為Al-Si合金的5.4倍；抗彎強(qiáng)度最高可達(dá)到369MPa，約為Al-Si合金的3.5倍。壓縮和彎曲的斷裂特征都呈脆性斷裂。
　?。?）通過對利用兩種攪拌工藝制備的原位復(fù)合材料的顯微組織、力學(xué)性能進(jìn)行對比