保溫時(shí)間對擠壓成型 SiCp/2014鋁基復合材料組織的影響論文

　　引言

　　顆粒增強鋁基復合材料具有質(zhì)量輕、強度高、硬度高、熱膨脹系數小、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應用于航空航天、交通運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備要求低、工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現，適合于大規模工業(yè)化生產(chǎn)，但攪拌鑄造法獲得的顆粒增強復合材料存在組織不致密、顆粒分布不均等缺陷。本文通過(guò)擠壓處理以期進(jìn)一步改善攪拌鑄造獲得的 SiCp/2014 鋁基復合材料的組織。

　　試驗方法

　　樣品制備

　　首先采用攪拌鑄造法制備 SiCp/2014 鋁基復合材料，復合材料中 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(chē)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、拋光制作工藝的標準金相試樣用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(shí)間(30 min、60 min、90 min)的條件下，SiCp/2014 鋁基復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合材料的金相顯微組織圖。通過(guò)三個(gè)圖對比后，我們可以看出，在擠壓溫度達到 510℃后，SiCp 顆粒在基體中分布并不是隨著(zhù)保溫時(shí)間的增加而趨于均勻分布的狀態(tài)，保溫時(shí)間 30 min 時(shí)，SiC 顆粒在基體中的分布相對均勻;保溫時(shí)間超過(guò)60 min時(shí)，SiC顆粒團聚現象沒(méi)有得到明顯改善。圖 1(b)、(d)、(f)為與擠壓方向平行的鋁基復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(guò)擠壓后，復合材料組織有明顯被拉長(cháng)的痕跡，SiCp 顆粒聚團隨擠壓方向也被拉開(kāi)，顆粒分散開(kāi)來(lái)，這是因為在熱擠壓過(guò)程中，SiCp 顆粒為了協(xié)調基體的塑性變形，會(huì )沿著(zhù)擠壓方向產(chǎn)生一定的相對滑移和轉動(dòng)，最終形成了與擠壓方向平行的線(xiàn)形分布。

　　結語(yǔ)

　　(1)當擠壓溫度和擠壓比一定時(shí)，與保溫時(shí)間 60min 和 90 min 相比，保溫時(shí)間 30 min，材料的組織最為均勻，SiCp 顆粒團得到分散。

　　(2)熱擠壓加工在一定程度上能消除 SiCp/2014Al復合材料中的鑄造缺陷，并能消除增強體 SiCp 團聚的現象，使顆粒分布均勻。

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