粉末半固态触变挤压SiCp/2024复合材料组织和力学性能的研究

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相比铝合金基体,SiCp/Al复合材料具有优异的力学性能,在航空航天、军事、电子、汽车制造等方面得到了广泛的应用。但由于传统制备 SiCp/Al复合材料的方法存在各自的缺点,而限制了其大规模的工业化应用。比如:搅拌铸造法生产的SiCp/Al复合材料往往存在增强颗粒分布不均匀,而且制备的复合材料也需要后续的二次加工才能得到性能及形状合格的产品。粉末半固态触变挤压成形是一种集粉末冶金、半固态加工技术和挤压技术于一体的材料加工新工艺,使用该工艺可一次性成形出 SiCp/Al复合材料的管、棒类制品,并且制备的材料具有显微组织均匀、少偏析、界面结合良好等优点。同时因加工过程合金处于半固态,也降低了对设备的要求。目前我国已有粉末挤压成形技术制备复合材料的报告,但是有关粉末半固态触变挤压制备 SiCp/2024铝基复合材料的研究报道较少。  本文采用XRD、SEM分析、密度分析、布氏硬度、拉伸力学性能测试等手段,主要研究了半固态等温温度、等温时间及模具温度对粉末半固态触变挤压制备2024合金棒材及SiCp/2024复合材料的组织及力学性能的影响规律,以及增强体 SiC的粒径大小、体积分数含量对SiCp/2024复合材料力学性能的影响规律。研究结果表明:  (1)粉末半固态挤压制备2024合金沿挤压方向的显微组织呈现明显的挤压流线。随着取样部位由边缘往中心移动,形成挤压流线的趋势逐渐减弱。挤压材的力学性能随着半固态等温温度、等温时间和模具温度的逐渐升高,均呈先升高后降低的趋势。当半固态等温温度为570℃,等温时间为70min,模具温度为450℃时,成形的2024挤压材力学性能最好,抗拉强度达到368Mpa,延伸率达到17.1%,硬度达到107HV。  (2)粉末半固态挤压制备的SiCp/2024复合材料中SiC均匀分布,仅仅在局部微小范围内有小量团聚。此外,SiC颗粒长轴方向有明显的平行于触变挤压方向的特点。复合材料的力学性能与半固态等温温度、等温时间以及模具温度息息相关。当半固态等温温度为590℃,等温时间为80min,模具温度为450℃时复合材料的性能达到最大值,最大值为385Mpa、117HV和8.57%。  (3)随着SiC体积分数的增加、SiC粒径的逐渐增大,复合材料的抗拉强度和硬度增大,延伸率减小。此外,体积分数的增加SiC颗粒的团聚现象加重。
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