文档介绍：沈阳理工大学
硕士学位论文
固态复合法制备铝基复合材料及成型研究
姓名:袁学良
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:王承志
2011-03-10
沈阳理工大学硕士学位论文

摘要

制备复合材料时,根据增强颗粒进入基体时基体的状态,有液态复合或
半固态复合之分。但这些复合工艺均存在着增强颗粒与基体间的润湿性差、
有害界面反应和颗粒偏聚等问题,极大地影响着复合材料性能的进一步提高
和推广应用。为此,作为液态复合和半固态复合概念的自然延伸,本文提出了
固态复合的概念,并研究了 SiC 颗粒增强铝基复合材料的固态复合和压铸成型工
艺。
增强颗粒预处理是制备颗粒增强复合材料的前提性工艺步骤之一。通过扫描
电镜观察和能谱分析,发现本研究所用 SiC 颗粒表面吸附或粘附着亚微米级的 SiC
粉体和少量 Fe、Mn、V、Ni 等杂质,为此通过酸洗和浸泡冲洗,有效地去除了颗
粒表面的这些有害物。另外,为避免在复合坯料熔化时 SiC 颗粒与铝液发生有害
界面反应,对清洗后的 SiC 颗粒进行了高温氧化处理。氧化增重试验结果表明:
经过 1000℃6 小时的氧化处理,在碳化硅颗粒表面形成氧化层,其厚度经测算约
为 117nm。
为了研究固态复合时增强颗粒在金属基体中的分布均匀性,把经过清洗和高
温氧化处理的 SiC 颗粒与铝粉用带强制搅拌的混料机进行混合,然后经冷压、
热压得到复合坯料。为避免铝颗粒的氧化,在混合过程中混料机中始终通入
氩气进行保护。试验结果表明,混料时间小时即可使 SiC 颗粒均匀分布
于铝粉之中。热压的目的是,利用铝粉的高温塑性降低制坯压力;同时可促
进 SiC 颗粒与铝粉颗粒的紧密结合。
将复合坯料加入“贫铝”7090Al 合金溶液中进行熔化分散,同时加以电
磁搅拌,至半固态时进行压铸成型。试样检测结果表明,采用固态复合工艺,
SiC 颗粒在基体合金中分布均匀,且结合状况良好,没有发现有害界面反应
和颗粒偏聚的现象。试样摩擦磨损实验表明,复合材料摩擦系数较小,摩擦
副表面基本无划痕,说明所制备的复合材料具有良好的摩擦性能。

关键词:固态复合;复合材料;颗粒增强;半固态;压铸成型
沈阳理工大学硕士学位论文

Abstract

According to the status when the particles were added into matrix alloy, the
composite process was divided liquid process and semi-solid process. But posite
material fabrication process, there have been a bad wettability of reinforcing particles,
harmful interface reaction and particle partial gather, etc. These problems have greatly
posite prehensive property improvement and application.
Therefore, as solid and semi-solid concepts extending, in this paper, the posite
process has been put forward. The SiCp/Al solid pound process and die cast
process had been investidigated.
Reinfoced partile pretreatment was premise step of particle reinfoced preparation.
SEM and EPMA analysis show that ,on the mainly SiC particles surface,there were a lot
of submicron SiC particles and a little Fe, Mn, V, Ni. The pickling and soaking could
delete the impurities effectively. Additionally, in order to avoid harmful interface
reaction between the SiC particles and liquid a