热处理对粉末半固态挤出成形SiCp/2024Al复合材料的影响

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碳化硅铝基复合材料虽然仅仅只有几十年的发展历程，但它已广泛的应用于现代生活中的方方面面，小到电子封装基片，大到飞机零部件。而SiCp/2024Al复合材料以其优异的性能已成功的在碳化硅铝基复合材料领域中占取了一席之地。本文采用粉末半固态挤出成形的方法制备了棒形SiCp/2024Al复合材料，该方法汇集了粉末冶金、半固态加工技术和挤压技术等优点。加工成形后的复合材料材具有：SiC分布均匀、偏析较少、有较好的界面结合、孔隙率低等优点。
　　利用EPMA、XRD、SEM对复合材料组织及成分进行定性和定量地分析，并测试其硬度、抗拉强度、延伸率等的变化规律。研究了SiCp/2024Al复合材料中SiC颗粒与2024铝合金基体间的界面结合、SiC颗粒在基体中的分布情况，重点探讨了固溶时间、固溶温度、时效时间及时效温度对棒形SiCp/2024铝基复合材微观组织和力学性能的影响。研究发现：
　　（1）SiCp/2024Al复合材料固溶处理后选择水冷的冷却方式可以使θ相（Al2Cu）和S相（Al2CuMg）相分解并溶入到Al基体中。在固溶温度为495℃时，在开始阶段随着固溶时间的延长，θ相与S相溶解的越充分，相应的复合材料的力学性能也在上升，当固溶到16h时，材料的力学性能较之前有所下降,说明基体的晶粒有粗化现象；在相同的固溶时间下，随着固溶温度的升高，复合材料的组织与力学性能的变化趋势与固溶温度一定时相似，但幅度更大，说明固溶温度对SiCp/2024Al复合材料的影响要大于固溶时间。当固溶温度为495℃，保温时间为12h，水淬后，SiCp/2024Al复合材料得到最佳的固溶效果，即抗拉强度达到456MPa，延伸率达到10.3％，硬度达到136HV，其性能较未经固溶处理的复合材料有较大的提高。
　　（2）将复合材料在经过495℃、12h、水淬固溶处理后，再进行时效处理可以进一步提高SiCp/2024Al复合材料的性能。实验发现，在时效初期主要的析出相为θ相，而S相只有少量存在，而相应的硬度、拉伸强度、延伸率等增长幅度也较小。时效到8h以后其力学性能开始突然大幅度增长直至达到峰值，而相对应的是S相开始大量析出且数量超越θ相。当复合材料的力学性能达到一定值时，继续延长保温时间则会复合材料的力学性能大幅度降低，且温度越高这一现象越明显。当时效温度为170℃，时间为16h时，复合材料的抗拉强度达到了峰值为485 MPa，硬度达到峰值158HV，延伸率为10.5%。

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作者
马郁柏;
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作者单位

兰州理工大学;

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授予单位兰州理工大学;
学科材料加工工程
授予学位硕士
导师姓名阎峰云;
年度 2016
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类金属复合材料;加热时的转变;
关键词
复合材料; 粉末冶金; 半固态加工; 挤出成形; 力学性能;

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