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保溫時間對擠壓成型 SiCp/2014鋁基復(fù)合材料組織的影響論文
引言
顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、硬度高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸以及電子封裝等行業(yè)。其主要制備工藝為粉末冶金、攪拌鑄造、噴射沉積、壓力浸滲等工藝。其中攪拌鑄造法對設(shè)備要求低、工藝簡單、易于實(shí)現(xiàn)，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，但攪拌鑄造法獲得的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料存在組織不致密、顆粒分布不均等缺陷。本文通過擠壓處理以期進(jìn)一步改善攪拌鑄造獲得的 SiCp/2014 鋁基復(fù)合材料的組織。
試驗方法
樣品制備
首先采用攪拌鑄造法制備 SiCp/2014 鋁基復(fù)合材料，復(fù)合材料中 SiC 顆粒的體積含量為 4wt.%、SiC 顆粒的尺寸為 10μm。鑄造得到直徑為 Ф45 mm 的毛坯，經(jīng)車削加工成直徑 Ф38mm×15 mm 的試樣，進(jìn)行擠壓處理。
測試表征
光學(xué)顯微組織分析(OM)在德國ZESS顯微鏡(Zeiss–Axio Imager A2m)上進(jìn)行。樣品制備方法：對經(jīng)研磨、拋光制作工藝的標(biāo)準(zhǔn)金相試樣用1% HF、1.5% HCl、2.5%HNO3和蒸餾水配制的溶液腐蝕，再置于酒精中用超聲波對樣品清洗 5 min，最后吹干即可。
實(shí)驗結(jié)果分析及討論
圖 1 為同一擠壓溫度(510℃)、同一擠壓比(19：1)、不同保溫時間(30 min、60 min、90 min)的條件下，SiCp/2014 鋁基復(fù)合材料擠壓樣的金相顯微組織照片。圖 1 中(a)、(c)、(e)為與擠壓方向垂直的鋁基復(fù)合材料的金相顯微組織圖。通過三個圖對比后，我們可以看出，在擠壓溫度達(dá)到 510℃后，SiCp 顆粒在基體中分布并不是隨著保溫時間的增加而趨于均勻分布的狀態(tài)，保溫時間 30 min 時，SiC 顆粒在基體中的分布相對均勻;保溫時間超過60 min時，SiC顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象沒有得到明顯改善。圖 1(b)、(d)、(f)為與擠壓方向平行的鋁基復(fù)合材料的金相顯微組織圖，其中，箭頭的指向是與擠壓方向平行。從圖(b)、(d)、(f)中可以看到，經(jīng)過擠壓后，復(fù)合材料組織有明顯被拉長的痕跡，SiCp 顆粒聚團(tuán)隨擠壓方向也被拉開，顆粒分散開來，這是因為在熱擠壓過程中，SiCp 顆粒為了協(xié)調(diào)基體的塑性變形，會沿著擠壓方向產(chǎn)生一定的相對滑移和轉(zhuǎn)動，最終形成了與擠壓方向平行的線形分布。
結(jié)語
(1)當(dāng)擠壓溫度和擠壓比一定時，與保溫時間 60min 和 90 min 相比，保溫時間 30 min，材料的組織最為均勻，SiCp 顆粒團(tuán)得到分散。
(2)熱擠壓加工在一定程度上能消除 SiCp/2014Al復(fù)合材料中的鑄造缺陷，并能消除增強(qiáng)體 SiCp 團(tuán)聚的現(xiàn)象，使顆粒分布均勻。
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