喷射沉积7075SiC,p复合材料压缩变形规律和锻造工艺研究.pdfVIP

第1章绪论 {。{霉|言 与传统的金属材料或台盎相比，金属綦复合材料(MMCs)以其优越的性能， 翔低的密度，优良的耐磨畿，商的沈强度和比澍魔等，成为当今材科领域的研究 热点。目前，MMCs已广泛应用于体育用融、宇航和赛擎工业等领域。然而，嗽 {：MMCs塑徨变形较困难，且生产成本编离，使箕在公路运输车辆等领域的应用 受到极大的限制【¨。因此，研制高性能、低成本的MMCs并进一步完善其塑性加 ：[理论窥鼓拳，是拓震MMes应矮领域的关键。 20世纪70～80年代发展起来的快速凝固、喷射沉积技术与一些材料塑性加 工戒形技术辎结合，为离瞧髓轻量纯薅籽，鲡铝含金窝锚基复台材辩开辩了广辅 的前景。采用喷射沉积、快速凝固技术不仅可以大幅提升传统铝合金的力学性能， 还可疆磅割爨簧统涮备技本无法涮螽鹣薪秘辩，羯穗熬锈合金、搿Li含藿豹铝含 金、离硅铝含金等。快速凝固和喷射沉积技术自从被发明之后一点是金属材料研 究领域戆热赢窝蓑辫方囊，在藿器上受爨了极大瓣关注，整赛各王堑发这国家绣 纷开展此项研究。避十多年来，这嫂技术又被成功地应用于陶瓷颗粒增强的铝合 金、镁台金以及镁基复合专孝拳毒瓣磅锲中【2j。 相对于没有增强的材料，铝基复合材料以其高的比刚度、比强度在汽车和飞 极结梅馋具露壤大的应耀裁景，毽囊于其较差豹耱蛙傻褥宅茨盛薅受裂缀大熬陵 制。而增强朔的不均匀分布是导致铝基复合材料韧性差的主要原因。此外，氧化 物，杂质污染甥、陶瓷增强颗粒与基髂金属之润发鸯反应生残大块臆性戆金爨嚣纯 合物也是造成铝基复台材料韧性差的原因。喷射欺沉积技术可有效地降低上述缺 陷，鼹此可获褥枫械性能更搬良好的铝基复合材料。但炽羲的磷究发现，喷射共 沉积制备的韬基复合材料也存在韧性较差问题，甚至其强度还低于未加增强相的 材料。而年轮组织(颦轮组织是由数鼹毫度集中的SiC颗粒浍～中心巧绕瑟成戆) 被认为是产擞这种结果的原因【3j。为了大规模的使用铝基复合材料，改蒋其机械 性能，铝基复合材料的制备和成形及其相关阅题已成为当今研究热点。 1．2sic颗粒增强铝基复合材料的制备工艺与方法 嗣前，SiC颗粒爝强铝慧复合材料的制备方法主要可以分为职类：①固相法； ②液相法[4】；③原位合成法％④液，固两耱法f61。 壁墼鬻堡垫：i塞堡g墨窒黧墼曼堡童鬓堡堡塑墼墼三堇堑塞 ：．——。 1．2．1si e颡粒增强铝基蜜合材料的国榻裁备方法 SiC颗粒增强铝基复合材料的固棚制备方法主要是指粉束冶金法，这识是当 前比较成熟并盥应用范圈较广的一种铡备工麓方法。其主要过程是：先将经过预 处理的SiC颗粒与激冷微晶铝粉充分混台，然后冷压实，真空加热到固一液两相区 淘熬篷，再将热箍磊的坯辩进行燕挤攥或熬瓤裁成零鄢{串，氇可敷辩混合辩密封 予铝包套中，直接热挤压成致密的SiC。／A1复念材料【”。 这静方法主要是聪掰各种粉末混合技术麓备复合鸯|辩，兵有魏下优点：①可 以使用非平衡合金如快凝合金和快淬粉末制备复合材料；②可以任意改变SiC颗 粒与铝豹体获繇院，戆获褥不闲律积分数弱簧台糖瓣；③能够最大隈度速撼离弹 性模量，降低膨胀系数；④基体材料可选择范围广。 虽然粉末冶金毙够涮备密救能谨努懿复合穗籽，餐裁鍪工艺复杂、残奉过商、 制备过稷中粉末易氧化，并且遮种工拨也不便制备大尺寸的坯件，限制了该工艺 戆瘦爱。 1．2．2 Sic颗粒增强铝基复含材料的液榈制备法 SiC颗粒增强铝基复合材料的液确制备工艺主要包括骶力浸渗法和搅拌铸造 法。 压力浸渗法是将颗粒增强糯涮成预成形块，然盾在高迸的作用下将熔体渗入 预制件间隙中，可制备颗粒体积百分比含量商达50％的复合材料。但是该工艺存 在预裁袋荔交形、所需工艺设器成本裔、徽蕊结构不均匀、菇粒尺寸精大、易产 生有害界面反应等缺点。 搅箨铸造法就是籍增强穗颓粒添鸯嚣蘩强颡搅搏静完全融亿的熔体中，豳涡流 形成的负压作用将颗粒引入熔体中并谯搅拌力的作用下分散于熔体中。这种工艺 魄较{骞擎，涮逡残本羝，毽工琶过程参数难予控割，易发奎有害静界面反纛。舅 外，用搅拌铸造法制备的复合材料组织粗大，增强颗粒易偏聚，出现严重的丛聚 袋象f引。 另外，液相法制备SiC颗粒增强铝基复合材料还存在一个基体台金和增强颗 粒夔耀鸯蛙淘戆，必矮依据基髂特性合理选择增强体。 1．2．3si c颗粒增强铝基复合材料的原位合成制备法 原