制備工藝對Al基復合材料的結(jié)構(gòu)和性能影響

　　這篇材料科學論文發(fā)表了制備工藝對Al基復合材料的結(jié)構(gòu)和性能影響，Al基復合材料具有良好的導熱、耐磨性能，論文對Al基復合材料的制備工藝進行了探討，在不同的制備工藝下，會產(chǎn)生不同結(jié)構(gòu)和性能的Al基復合材料，使其在航空航天、汽車工業(yè)以及其它領(lǐng)域具有更廣闊的應(yīng)用前景。

　　【摘要】：研究了不同燒結(jié)溫度對Al-20%Si C復合材料顯微組織、致密化和摩擦磨損性能的影響。隨著燒結(jié)溫度的提高,燒結(jié)體組織晶粒不斷粗化,孔隙減少、尺寸降低;燒結(jié)體的相對密度提高。隨著燒結(jié)溫度的升高,燒結(jié)試樣的摩擦系數(shù)與磨損量逐漸降低,材料的耐磨性能越來越好。最佳燒結(jié)溫度為550℃。

　　【關(guān)鍵詞】： 材料科學論文,Al基復合材料,燒結(jié)溫度,力學性能

　　Al 基粉末冶金摩擦材料由于其具有良好的導熱、耐磨及摩擦因數(shù)高等特性而廣泛應(yīng)用于飛機、汽車、船舶和工程機械等剎車裝置及離合器上。由于純Al 強度不高，故采取在Al 基體中添加Cu、Mg、Fe 合金元素來提高材料的強度和硬度，通過改變它們的百分含量來研究基體的摩擦磨損性能。材料中加入SiC 粉末用以提高摩擦因數(shù)，以石墨C 作為潤滑組元。本文采用用粉末冶金方法制備Al 基復合材料，研究制備工藝對Al 基復合材料的組織及性能的影響。

　　1 實驗

　　實驗原料采用粒度< 100μm 鋁粉( 純度≥99. 0%) 和粒度<200μmSiC 粉( 純度≥99. 0%) 。按照質(zhì)量百分比Al + 20% SiC 配比稱取粉末，以無水乙醇為混料介質(zhì)，在行星式球磨機中混料。將混合后粉末在100MPa 下單向軸向壓制成形，壓制后的坯體樣品在真空爐中分別在500℃、550℃、600 ℃、650 ℃燒結(jié)，保溫2h，之后隨爐冷卻。采用排水法測量合金燒結(jié)體的體積密度，采用顯洛氏硬度計測試樣品的硬度。合金樣品經(jīng)砂紙打磨，機械拋光后，用JSM - 6510LA 掃描電鏡分析樣品組織形貌。摩擦磨損試驗在M - 2000 型摩擦磨損試驗機上進行。

　　2 結(jié)果與討論

　　由圖1 可以看出，燒結(jié)溫度為550°C，樣品密度和硬度值最大。在燒結(jié)的過程中，分為固相燒結(jié)和液相燒結(jié)兩個過程，固相燒結(jié)過程中，坯體的燒結(jié)主要依靠不同組分顆粒之間的互擴散與坯體的合金均勻化過程來完成，由于顆粒不能發(fā)生相對運動，所以坯體燒結(jié)的致密化程度較低，坯體內(nèi)部存在大量的孔隙。當液相生成后，在不平衡的毛細管力作用下，固體顆粒進行位置的調(diào)整與重新分布以達到最緊密的排布，這時燒結(jié)體的致密化程度和密度迅速增大。因此當燒結(jié)溫度達到550°C 以后，隨著燒結(jié)溫度的繼續(xù)升高，燒結(jié)過程中逐漸出現(xiàn)大量的液相，坯體孔隙率明顯下降，致密化程度與密度急劇減少。

　　由粘著磨損和磨粒磨損表達式知道磨損量與硬度成反比所以選擇這兩組試樣做磨損實驗，從上圖可以看出硬度最大的時候磨損量最小，球磨時間相同時溫度越高，磨損量先減少后增加。綜上所述，燒結(jié)溫度為550 °C時磨損量最少，耐磨性最好。

　　樣品表面有適量的陶瓷顆粒，分布比較比較均勻，這些陶瓷顆粒就是增強Al 基材料性能的顆粒。當?shù)蜏責Y(jié)時，由于燒結(jié)不充分，材料中含有大量的孔隙，基體中各組元結(jié)合不夠緊密，增強相顆粒與基體組元間的結(jié)合被消弱。當燒結(jié)溫度為550 °C 時，孔隙度較小，組織結(jié)構(gòu)分布較均勻，故其致密化程度較高，其耐磨性較高。圖3 燒結(jié)溫度為550 °C 樣品的SEM 圖片

　　3 結(jié)論

　　采用粉末冶金法制備出Al 基復合材料，研究了不同燒結(jié)溫度對材料的組織和力學性能的影響。隨著燒結(jié)溫度的升高，組織結(jié)構(gòu)分布較均勻，燒結(jié)體的致密化程度和耐磨性得到提高。最佳燒結(jié)溫度為550 °C 時，樣品具有較高的密度和較好的耐磨性。

　　推薦期刊：《新材料新裝飾》是經(jīng)國家新聞出版總署正式批準，系由中國建筑材料科學研究院承辦、陜西省建筑材料工業(yè)總公司主管主辦的科學建筑、建材、裝飾設(shè)計類國家級綜合性學術(shù)期刊。