以鋁及其合金為基體、以高性能陶瓷顆粒為增強相的顆粒增強鋁基復(fù)合材料,具有高比強度、高比模量、低熱膨脹、耐疲勞、耐磨損等性能優(yōu)勢,在航空航天、國防、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用有不可替代的優(yōu)勢[1,2]
當前比較成熟的鋁基復(fù)合材料多以Al-Cu-Mg和Al-Mg-Si系合金為基體[3,4],其強度較低
Al-Zn-Mg-Cu系合金是鋁合金中室溫強度最高的體系[5,6],以其作為復(fù)合材料基體有望使復(fù)合材料的強度更高
在陶瓷顆粒中SiC顆粒具有優(yōu)異的力學性能、穩(wěn)定的化學性質(zhì)和較低的成本,是鋁基復(fù)合材料常用的增強相
因此,碳化硅增強鋁基復(fù)合材料(SiC/Al)成為承載結(jié)構(gòu)中應(yīng)用最廣的一類鋁基復(fù)合材料
但是,以Al-Zn-Mg-Cu合金為基體的復(fù)合材料其SiC顆粒的強化效果并不理想,且其強塑性匹配較差
Ravi等[7]用攪拌鑄造法制備的SiC/Al-Zn-Mg-Cu復(fù)合材料,與基體合金相比強度下降約20%
Kulkarni等[8]用擠壓鑄造法制備的SiC/Al-Zn-Mg-Cu復(fù)合材料,強度與基體合金基本持平
Manoharan等[9]和Ma等[10]發(fā)現(xiàn),用粉末冶金法制備的SiC/Al-Zn-Mg-Cu復(fù)合材料強度比基體合金分別下降9%和6%
在SiC/Al-Zn-Mg-Cu復(fù)合材料中,除了增強相的強化作用,基體合金對材料的強度也有較大的貢獻
Al-Zn-Mg-Cu合金的主要強化相為細小且分布均勻的亞穩(wěn)相,如η'相、GP區(qū)等,這些亞穩(wěn)相對合金元素的含量十分敏感
在制備SiC/Al-Zn-Mg-Cu復(fù)合材料的過程中,鋁基體中的Mg元素與SiC顆粒表面的SiO2、游離Si等雜質(zhì)反應(yīng),使基體合金中Mg元素消耗和偏聚,影響鋁基復(fù)合材料基體的時效行為,使增強相顆粒的強化效果不顯著[11]
為此,必須尋找與Al-Zn-Mg-Cu基體界面不發(fā)生嚴重反應(yīng)的增強顆粒
有研究[12]表明,酸洗的B4C顆粒與熔融2014Al之間沒有界面反應(yīng)
Esther等[13]用攪拌鑄造法制備亞微米以及納米B4C增強2124Al時,也得到類似的結(jié)論
Li等[14]用粉末冶金法制備B4C/6061Al復(fù)合材料時發(fā)現(xiàn),B4C顆粒在熱壓溫度低于600℃時反應(yīng)并不明顯,反應(yīng)產(chǎn)物更傾向存在于基體合金中
Gao等[15]采用粉末冶金法制備B4C/6061Al復(fù)合材料也得到類似的結(jié)論,只有熱壓溫度達到600℃時B4C與鋁基
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“增強顆粒尺寸對B4C/Al-Zn-Mg-Cu復(fù)合材料微觀組織及力學性能的影響” 該技術(shù)專利(論文)所有權(quán)利歸屬于技術(shù)(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業(yè)用途,請聯(lián)系該技術(shù)所有人。
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