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机械合金化-粉末冶金SiCp/6061Al复合材料的制备工艺及性能研究

聂存珠  
【摘要】:本文利用机械合金化-粉末冶金法制备了体积分数为 10%和 20%的 SiC 颗粒 增强 6061 铝基复合材料。研究了机械合金化过程中粉末的形貌微观结构和性能 的变化。考察了机械合金化-粉末冶金制备的 SiCp/6061Al 复合材料经烧结、固 溶处理后,时效温度和时效时间对材料性能的影响,并探讨了其时效强化机理; 研究了 SiCp/6061Al 复合材料在不同温度下的摩擦磨损特性,并对其磨损机理进 行了初步探讨。 研究结果表明,机械合金化工艺可以改善 SiC 颗粒在基体中分布的情况。SiC 颗粒和 6061Al 粉在机械合金化过程中发生增强体的破裂-基体的塑性变形、加工 硬化、冷焊合-增强体颗粒嵌入合金基体-SiC 颗粒的均匀分布几个过程。 SiC 颗粒的加入不会改变基体合金的时效沉淀顺序,但复合材料中大量存在 的位错及界面为β′形核提供机会,使得人工时效时达到峰时效所对应的时间提 前。自然时效达到峰时效的时间比人工时效的长,而且所达到峰时效的硬度值较 人工时效的硬度值的低。复合材料界面的透射电镜照片表明,采用机械合金化- 粉末冶金法制备的复合材料的界面平直、干净,没有界面化学反应物产生。 SiCp/6061Al 复合材料的耐磨性能优于基体 6061Al 合金,并且随着 SiC 颗 粒含量增加,发生严重磨损所需载荷明显增大。室温摩擦时,SiCp/6061Al 复合 材料表面会形成由铁元素、基体合金和破碎了的 SiC 颗粒组成的机械混合层。复 合材料的磨损机制与机械混合层的形成有很大关系。在高温摩擦时,低于 150℃ 时,6061Al 合金的磨损量小于 SiCp/6061Al 复合材料的磨损量,但在 200℃时, 6061Al 磨损量急剧增大,大于 SiCp/6061Al 复合材料的磨损量。


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