保温时间对挤压成型 SiCp/2014铝基复合材料组织的影响论文
引言
颗粒增强铝基复合材料具有质量轻、强度高、硬度高、热膨胀系数小、耐磨性好等优点,被广泛应用于航空航天、交通运输以及电子封装等行业。其主要制备工艺为粉末冶金、搅拌铸造、喷射沉积、压力浸渗等工艺。其中搅拌铸造法对设备要求低、工艺简单、易于实现,适合于大规模工业化生产,但搅拌铸造法获得的颗粒增强复合材料存在组织不致密、颗粒分布不均等缺陷。本文通过挤压处理以期进一步改善搅拌铸造获得的 SiCp/2014 铝基复合材料的组织。
试验方法
样品制备
首先采用搅拌铸造法制备 SiCp/2014 铝基复合材料,复合材料中 SiC 颗粒的体积含量为 4wt.%、SiC 颗粒的尺寸为 10μm。铸造得到直径为 Ф45 mm 的毛坯,经车削加工成直径 Ф38mm×15 mm 的试样,进行挤压处理。
测试表征
光学显微组织分析(OM)在德国ZESS显微镜(Zeiss–Axio Imager A2m)上进行。样品制备方法:对经研磨、抛光制作工艺的标准金相试样用1% HF、1.5% HCl、2.5%HNO3和蒸馏水配制的溶液腐蚀,再置于酒精中用超声波对样品清洗 5 min,最后吹干即可。
实验结果分析及讨论
图 1 为同一挤压温度(510℃)、同一挤压比(19:1)、不同保温时间(30 min、60 min、90 min)的条件下,SiCp/2014 铝基复合材料挤压样的金相显微组织照片。图 1 中(a)、(c)、(e)为与挤压方向垂直的铝基复合材料的金相显微组织图。通过三个图对比后,我们可以看出,在挤压温度达到 510℃后,SiCp 颗粒在基体中分布并不是随着保温时间的'增加而趋于均匀分布的状态,保温时间 30 min 时,SiC 颗粒在基体中的分布相对均匀;保温时间超过60 min时,SiC颗粒团聚现象没有得到明显改善。图 1(b)、(d)、(f)为与挤压方向平行的铝基复合材料的金相显微组织图,其中,箭头的指向是与挤压方向平行。从图(b)、(d)、(f)中可以看到,经过挤压后,复合材料组织有明显被拉长的痕迹,SiCp 颗粒聚团随挤压方向也被拉开,颗粒分散开来,这是因为在热挤压过程中,SiCp 颗粒为了协调基体的塑性变形,会沿着挤压方向产生一定的相对滑移和转动,最终形成了与挤压方向平行的线形分布。
结语
(1)当挤压温度和挤压比一定时,与保温时间 60min 和 90 min 相比,保温时间 30 min,材料的组织最为均匀,SiCp 颗粒团得到分散。
(2)热挤压加工在一定程度上能消除 SiCp/2014Al复合材料中的铸造缺陷,并能消除增强体 SiCp 团聚的现象,使颗粒分布均匀。
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