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SiC纳米晶须增强7075铝基复合材料的制备与性能研究

SiC纳米晶须增强7075铝基复合材料的制备与性能研究

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作者：朱晓松河北工程大学

学位级别：硕士

铝基复合材料(AMCs)自身具备着极为优异的综合性能,因此在航空航天、军工产业以及医疗器械等重大领域有着广阔应用。本文采用粉末冶金制备工艺,以7075铝合金球形颗粒为基体材料,纳米碳化硅晶须(SiCw)为增强体材料制备AMCs,对SiCw/7075A... 详细信息

铝基复合材料(AMCs)自身具备着极为优异的综合性能,因此在航空航天、军工产业以及医疗器械等重大领域有着广阔应用。本文采用粉末冶金制备工艺,以7075铝合金球形颗粒为基体材料,纳米碳化硅晶须(SiCw)为增强体材料制备AMCs,对SiCw/7075Al复合材料的制备工艺、微观组织以及性能进行研究,为AMCs的成分设计与制备提供科学依据与技术指导。取得了如下结果:(1)研究球磨工艺参数对7075铝粉颗粒、SiCw/7075Al复合粉体颗粒影响。当选用球料比为3:1和球磨时间为0.5 h的工艺参数时可以获得较为理想的球磨粉体。发现随着球料比的增大以及球磨时间的延长,粉体颗粒之间会形成严重的团聚体,会影响后续增强颗粒在金属粉体上的均匀附着。(2)研究了7075铝合金粉固结成型工艺。无压烧结成型工艺中,烧结温度对铝合金材料的组织与性能有着显著影响。烧结温度较低不利于粉体间的结合,烧结温度过高会导致金属过烧,在一定温度范围内,随着烧结温度的提高,铝合金材料的维氏硬度有逐步提升的趋势,在617°C烧结时获得性能最好的铝合金材料。热压烧结成型工艺中,热压压力以及热压温度都能对铝合金材料的性能产生直接影响,热压压力为194.2 MPa,热压温度为600°C时可以获得性能优异的合金材料。(3)轧制热变形工艺可以使固结成型后的铝合金材料在原有力学性能基础上,性能得到进一步提升。无压烧结成型7075铝合金在轧制下压量为20%时,合金材料的硬度提升了约88.76%,而当轧制变形程度进一步增大时,合金材料出现了开裂现象。对于热压成型7075铝合金材料,随着轧制变形量的提高,晶粒尺寸明显减小,同时位错密度提高,材料硬度变大。轧制变形量为50%时,合金材料的硬度提高约131.1%。(4)研究了无压烧结+热压烧结制备的SiCw/7075Al复合材料组织与性能。发现经过无压烧结后的SiCw/7075Al复合材料,其组织内部存在多种缺陷,并不利于复合材料综合性能的提升。当SiCw含量为0.4wt.%、0.8wt.%以及1.6wt.%时,复合材料的抗拉强度分别达到443.2 MPa、471.0 MPa以及394.2 MPa,伸长率分别达到10.1%、8.9%以及7.3%,整体综合力学性能并未达到理想条件。(5)探究了不同SiCw含量对热压烧结制备SiCw/7075Al复合材料的组织与性能影响。结果表明,随着SiCw含量的增加,复合材料的晶粒尺寸逐步减小并且位错强度强化显著,而当晶须增强体含量达到2.0wt.%时,SiCw在7075铝合金中的团聚行为不利于AMCs的综合性能进一步提升。当SiCw含量为1.6wt.%时,其综合性能最好,抗拉强度以及伸长率分别达到596 MPa、8.6%。

关键词：铝基复合材料 SiC晶须球磨混粉粉末冶金微观组织力学性能

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