基于熔融技術(shù)的鋁基復(fù)合材料制備與性能研究.pdf

1、鋁基復(fù)合材料一直是材料領(lǐng)域研究熱點(diǎn)之一,目前的制備技術(shù)主要有攪拌鑄造、熔融浸滲、粉末冶金、噴射沉積、原位復(fù)合等。其中的陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料綜合了增強(qiáng)顆粒和鋁合金的優(yōu)勢(shì),具有比強(qiáng)度比模量高、導(dǎo)熱性好、耐磨性佳、尺寸穩(wěn)定等特性,并且復(fù)合工藝簡(jiǎn)單、原材料成本低廉,在航空航天、交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中的碳/鋁或碳、顆粒混雜增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料主要利用了碳材料的高熱導(dǎo)率優(yōu)勢(shì),作為主要的散熱材料在電子元器件領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
　　本文

2、利用熔融技術(shù)制備上述兩種鋁基復(fù)合材料并做了全面的測(cè)試表征,在合理選擇原料的基礎(chǔ)上通過(guò)制備工藝的創(chuàng)新來(lái)獲得高性能的復(fù)合材料。首先采用攪拌鑄造法制備了SiCp/2024鋁基復(fù)合材料,重點(diǎn)探究了SiC顆粒改性、Ti元素改性、熱擠壓和固溶時(shí)效、攪拌工藝參數(shù)、增強(qiáng)體含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。其次采用無(wú)壓浸滲法制備了SiCp/ADC12復(fù)合材料、壓力浸滲法制備了SiC/Gr/ADC12和AlN/Gr/ADC12混雜復(fù)合材料,重點(diǎn)探究了增強(qiáng)體含量

3、對(duì)復(fù)合材料熱學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果:攪拌鑄造實(shí)驗(yàn)中,SiC顆粒改性可以顯著改善顆粒與鋁基體的潤(rùn)濕性。增加Ti元素含量能提高2024基體及其復(fù)合材料力學(xué)性能。熱擠壓有利于改善顆粒與基體的界面結(jié)合,使材料性能較鑄態(tài)顯著提高。最佳攪拌工藝參數(shù)為:保溫溫度760℃、攪拌時(shí)間30 min、攪拌功率9.5Hz-10.5Hz。材料綜合力學(xué)性能在3wt.％時(shí)最好,其熱擠態(tài)拉伸強(qiáng)度和硬度分別可達(dá)311MPa和133HB,相比鑄態(tài)2024基體提

4、高了94.4%和84.7%。摩擦磨損試驗(yàn)得出,當(dāng)顆粒含量為7wt.%時(shí),材料的平均摩擦系數(shù)和磨損量分別為0.6和0.25 mg,較同態(tài)2024基體分別下降了25%和39%。固溶時(shí)效處理后,材料性能較熱擠態(tài)時(shí)有了進(jìn)一步提高,拉伸強(qiáng)度和硬度增幅均在10%左右。無(wú)壓浸滲實(shí)驗(yàn)中,材料的熱導(dǎo)率和熱擴(kuò)散系數(shù)隨著 SiC顆粒含量的增加均逐漸下降。壓力浸滲實(shí)驗(yàn)中,隨著SiCp/Gr體積比逐漸變小,復(fù)合材料在熱性能方面呈現(xiàn)各向異性,XY方向的熱導(dǎo)率逐漸變