SiCp-2024Al復(fù)合材料制備工藝與性能的研究.pdf

1、本文以航天航空用空間工程結(jié)構(gòu)材料為應(yīng)用背景，采用真空熱壓燒結(jié)制備SiCp/2024Al復(fù)合材料。以密度為輕質(zhì)指標(biāo)，熱膨脹系數(shù)為尺寸穩(wěn)定性指標(biāo)，以抗拉強度和硬度為力學(xué)性能參數(shù)，利用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、X射線衍射分析、熱膨脹分析儀、精密萬能材料試驗機、布氏硬度儀等設(shè)備，研究不同的制備工藝對復(fù)合材料組織性能的影響，來確定最佳制備工藝。研究了熱處理對真空熱壓制備SiCp/2024Al復(fù)合材料組織性能影響，探討其強化機理。此外

2、，對SiCp/2024Al復(fù)合材料動態(tài)壓縮性能進行了探索研究。結(jié)果表明：在2024Al基體中加入SiC顆粒明顯提高了復(fù)合材料整體的力學(xué)性能，SiC顆粒起到了很好的增強作用，也很大程度上降低了材料的熱膨脹系數(shù)。采用SiC顆粒尺寸為3.5μm，在580℃進行真空熱壓燒結(jié)制備的復(fù)合材料綜合性能最佳。此時復(fù)合材料組織較為致密，界面結(jié)合狀況較好，基體中存在大量片狀A(yù)l2Cu相，抗拉強度為283 MPa，在20℃～100℃時測得熱膨脹系數(shù)為12.3

3、2×10-6 K-1。真空熱壓燒結(jié)制備SiCp/2024Al復(fù)合材料最佳熱處理工藝為在490℃固溶處理1 h，然后在170℃下時效處理10 h。SiCp/2024Al復(fù)合材料經(jīng)過熱處理后，致密度達(dá)到97.3％，在20℃～100℃測得材料熱膨脹系數(shù)為13.18×10-6K-1，抗拉強度達(dá)到409 MPa。經(jīng)過熱處理后的SiCp/2024Al復(fù)合材料組織致密，基體中白色第二相明顯減少，析出相彌散分布在基體中，主要為針棒狀 Al2CuMg相和

4、少量的點狀A(yù)l2Cu相，SiC顆粒與基體界面處位錯密度增大?；w合金在時效析出大量的Al2CuMg相與基體中位錯交互作用，在塑性變形過程中，形成了針扎作用，材料的變形抗力增加，從而提高了材料整體的力學(xué)性能。SiCp/2024Al復(fù)合材料在高應(yīng)變率動態(tài)沖擊下均未出現(xiàn)剪切破壞和破碎等宏觀損傷，都出現(xiàn)了不同程度的腰鼓變形，材料表現(xiàn)出良好的塑韌性。在不同應(yīng)變率下，相同顆粒尺寸的 SiCp/2024Al復(fù)合材料的動態(tài)壓縮應(yīng)力－應(yīng)變曲線趨勢變化不大