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硅颗粒增强金属基复合材料制备工艺的探讨

吴澎  
【摘要】:本文分别采用粉末冶金法和压力熔渗法制备出Si/Al-Zn复合材料和Si/Al复合材 料。讨论了工艺参数(压力、温度等)对制备工艺的影响,同时对制备过程进行了理 论分析及计算,并对制备的材料进行了组织分析与比较。分析了两种工艺所存在的问 题以及解决方法。结果表明: 1. 采用粉末冶金法制备出Si/Al-Zn复合材料。与传统的粉末冶金法不同的是在压 坯的上方添加第三相金属Zn,使得烧结过程中除了Al、Si之间的固相烧结外,还存 在低熔点金属Zn对Al-Si压坯的浸渗,达到烧结与熔渗相结合的目的。 2. 对Si/Al-Zn复合材料进行分析时,发现不同的温度阶段烧结与熔渗所起的作 用不一样,最终的组织分析说明在制备过程中熔渗过程起着主导作用。此外,在组织 观察中发现材料中仍然存在一定量的孔隙,初步分析其原因是Zn、Si之间润湿性差。 3. 由于压力熔渗法能有效解决复合材料中基体和增强相之间不润湿或润湿性差 的问题。在通过对粘接剂含量、温度、压力等工艺参数进行探讨的前提下,本文采用 压力熔渗法制各出的Si/Al复合材料,测量了其硬度并估算了它的热膨胀系数。 4. 通过金相、SEM、XRD的分析,发现在不采用气氛保护的条件下依然能够制 备出组织致密的复合材料,同时材料中基本没有氧化物的存在。因此,采用压渗法制 备Si/Al复合材料是可行的,不需用气氛保护可以简化压渗法的制备工艺。 5. 对于预制体中分别含有30wt%、50wt%、100wt%的Si来说,最终复合材料制 品的组织均比较致密。因此,采用压渗法在控制好预制体不压缩、变形的条件下可以 比较自由的调节复合材料中增强相与基体的组分。 6. 对压渗法浸渗过程动力学进行理论分析后,计算出毛细管力、粘滞阻力。根据 西安理工大学硕士学位论文 理论压力与实际压力的比较可以发现两者之间存在一定的误差,经过研究主要是因为 计算模型过于理想化及忽视空气阻力的作用,所以压渗法所需实际压力应该大于理论 计算值。 关键词:Si/Al一Zn复合材料,Si/A1复合材料,粉末冶金,压力熔渗,制备工艺


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