热压预制块重熔稀释法制备SiC/YL117复合材料组织和性能研究

作     者：蔡来强 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：游志勇

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：YL117 颗粒增强 重熔稀释 半固态搅拌 热处理 

摘      要：本文将SiC-Al热压预制块采用重熔稀释的方法制备Si C增强的YL117复合材料,对其微观组织、力学性能和磨损性能进行了研究。将Si C和Al通过高能球磨制得混合均匀的粉末,然后热压制得预制块。熔炼过程中将热压预制块加入YL117熔体底部重熔稀释,然后降温到半固态温度,采用搅拌铸造的方法制备SiC/YL117复合材料。随后选取综合性能表现较好的复合材料进行T6热处理,讨论分析热处理工艺,确定优化的固溶和时效制度,并对热处理后复合材料的组织和力学性能的变化进行讨论。研究结果表明:采用半固态搅拌铸造结合热压预制块的重熔稀释可以制备出Si C弥散分布的YL117基复合材料,但是当体积分数为5.5%时,SiC颗粒出现团聚的现象。在未出现团聚前,基体合金的晶粒得到细化,初晶硅尺寸逐渐减小直至消失,共晶硅枝晶臂减小,θ-Al2Cu相由花纹状变为点状,弥散分布。随着SiC体积分数的增加,复合材料的显微硬度、拉伸强度和伸长率呈现出先增后减的趋势,峰值比基体合金分别提高21.7%,23.1%,120.4%,YL117基体合金断裂方式为解理断裂,表现出穿晶断裂特征,SiC/YL117复合材料的断裂方式为准解理断裂;磨损率和摩擦系数逐渐下降,当SiC含量为5.5vol.%时,磨损率和摩擦系数比基体合金分别降低62.5%、18.8%。YL117基体的磨损机制主要为粘着磨损,SiC/YL117复合材料的磨损机制为粘着磨损和磨粒磨损的混合行为。实验确定的综合性能最好的复合材料为4.5vol.%SiC/YL117复合材料,优化的T6热处理工艺为500oC×4h固溶+170oC×10h时效。经过热处理后的第二相弥散细小,复合材料中的硅相由细长的针状转变为半连续的点链状,逐渐球化。拉伸强度和伸长率得到进一步的提高,比基体合金高出33.4%和128.0%,断裂方式为准解理断裂。