SiCp/6061搅拌制备及铸造组织性能的研究

作     者：朱刚 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵海东

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：SiCp/6061复合材料 挤压压力 颗粒体积分数 颗粒尺寸 析出动力学 

摘      要：搅拌铸造法制备颗粒增强铝基复合材料因制造成本低廉、工艺简单、材料各相同性,具有广阔的发展和应用前景。挤压铸造结合铸造和锻造的工艺特点,成为复合材料近净成形的主要工艺之一。本文进行了挤压铸造Si Cp/6061搅拌制备、挤压铸造组织性能及时效析出动力学的研究,为推动该复合材料应用奠定基础。针对当前颗粒增强铝基复合材料(PAMCs)搅拌制备的不足,为高质量、高效地制备PAMCs,设计了PAMCS搅拌制备的装置,进行了实验装置中颗粒输送部分、搅拌部分及各配件的设计和制作,完成了PAMCs搅拌制备装置的研制,该装置可实现增强颗粒定量输送、气体保护和自动化操作。采用直接挤压铸造方法制备Si Cp/6061铸件,研究了挤压压力、颗粒体积分数和颗粒尺寸对复合材料微观组织和力学性能的影响。微观组织分析表明,重力条件下,存在气孔吸附Si C颗粒团聚现象,随着挤压压力的增加,颗粒依附孔洞团聚现象消除。随挤压压力增加,组织细化,颗粒与基体合金界面结合强度增加,Si Cp/6061抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度均逐渐增加。随颗粒体积分数的增加,Si Cp/6061屈服强度和硬度逐渐增加,伸长率逐渐降低,抗拉强度先增加后降低。随着颗粒尺寸的增加,Si Cp/6061抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度均逐渐减小。采用差示扫描量热法(DSC)对Si Cp/6061复合材料和6061合金时效析出动力学进行研究,结合Avrami-Johnson-Mehl模型分析了Si C颗粒的加入对6061铝合金时效析出动力学,及Si C颗粒体积分数对Si Cp/6061复合材料β″相析出动力学的影响,计算出连续升温过程中各亚稳相的析出动力学参数、析出动力学表达式及TTT曲线方程,利用硬度测试实验对计算结果进行了对比验证。结果表明,Si C颗粒抑制6061合金GP区的形成,促进β″相、β′相和Q′相、β相和Q相的析出;随着颗粒体积分数的增加,Si C颗粒对β″相析出的促进作用先增加后降低。