噴射沉積SiC-,p--FVS1012及SiC-,p--FVS1212復(fù)合材料后續(xù)加工及組織性能的研究.pdf

1、為了進(jìn)一步提高Al-Fe-V-Si系合金的力學(xué)性能，在該系合金中加入SiC顆粒進(jìn)行增強(qiáng)，不僅可以提高材料的楊氏模量、耐磨性，還可以提高其室溫和高溫強(qiáng)度。本文通過對(duì)比SiCp/FVS10l2及SiCp/FVS1212兩種復(fù)合材料擠壓和熱壓，研究了它們的致密化工藝，采用單向熱壓工藝有效地解決了致密化過程中復(fù)合材料板材中SiC顆粒聚集的問題，并且使其在熱壓后基本達(dá)到致密。通過后續(xù)的熱軋制備出了性能優(yōu)良的板材，此外，還研究了SiCp/FVS10

2、12及SiCp/FVS1212的顯微組織、力學(xué)性能、強(qiáng)化機(jī)理、耐熱性能以及耐熱機(jī)理，同時(shí)研究了SiC顆粒與Al基體的界面。通過對(duì)SiCp/FVS1012及SiCp/FVS1212的系統(tǒng)研究，得出如下結(jié)論： 1.擠壓后的組織中，SiC顆粒呈流線分布，并且在垂直于擠壓方向的縱向上分層，大量的SiC顆粒流動(dòng)到表面；而在熱壓后的組織中，SiC顆粒并沒有聚集到板面上，SiC顆粒分布比較均勻。無論是擠壓還是熱壓后，復(fù)合材料均達(dá)到基本致密，但

3、與熱壓致密相比，擠壓后的密度以及相對(duì)致密度更高一些。 2.在軋制過程中，熱壓SiCp/FVS1012和SiCp/FVS1212的密度均經(jīng)歷了先升高再降低最后再升高的過程，而擠壓態(tài)的SiCp/FVS1012的密度是先降低再升高。而軋制過程中硬度的變化與密度的變化趨勢是完全相同的。通過熱壓后再軋制比通過擠壓后再軋制，復(fù)合材料具有更加均勻的顯微組織。熱壓致密克服了擠壓帶來的SiC顆粒表層聚集現(xiàn)象。 3.熱壓或擠壓再軋制的SiC

4、p/FVSl0l2及SiCp、FVS1212具有相同的微觀組織，均是由α-Al、α-Al12(Fe，V)3Si和β-SiC組成。其尺寸分別為500-800nm，50-100nm和10μm。β-SiC的體積分?jǐn)?shù)為1 5％左右。但SiCp/FVS1212具有較高的All2(Fe，V)3Si含量，其體積分?jǐn)?shù)約為40％，而SiCp/FVS1012中大概只有30％。All2(Fe，V)3Si彌散相細(xì)小呈球形分布在基體中，主要位于Al基體的晶界上。

5、在噴射沉積過程中，SiC顆粒與Al基體發(fā)生了反應(yīng)，形成了厚度小于3nm的晶態(tài)Si過渡層，部分Si原子擴(kuò)散到Al基體中穩(wěn)定了All2(Fe，V)3Si彌散相，在SiCp/Al界面附近有微孿晶結(jié)構(gòu)的納米A14C3相生成。 4.噴射成形SiCp/FVS1012和SiCp/FVS1212具有較為優(yōu)異的力學(xué)性能，且抗拉強(qiáng)度隨著Fe含量的升高而升高。在室溫下，SiCp/FVS1Ol2和SiCp/FVS1212的極限抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別高達(dá)

6、533.1和581.2MPa：在315℃時(shí)，分別為306.4和315.8MPa；在400℃時(shí)，分別為232.6和207.5MPa。在高溫條件下，噴射沉積復(fù)合材料的極限抗拉強(qiáng)度至少與具有相同化學(xué)成分的快速凝固/粉末冶金合金相當(dāng)，或者更高。 5.對(duì)于噴射沉積SiCp/FVS1012及SiCp/FVS1212而言，呈總體上的脆性斷裂和局部韌性斷裂相結(jié)合的復(fù)合斷裂方式。當(dāng)溫度較低時(shí)，由于SiC增強(qiáng)顆粒-Al基體界面結(jié)合較強(qiáng)，主要通過SiC增強(qiáng)顆

7、粒的開裂形核；當(dāng)溫度較高時(shí)，SiC增強(qiáng)顆粒-Al基體界面結(jié)合較弱，界面的脫粘成為裂紋形核的主要機(jī)制，材料在產(chǎn)生頸縮以前已經(jīng)斷裂。 6.噴射沉積SiCp/FVS1012及SiCp/FVS1212具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能。Al12(Fe，V)3Si粒子在長期的高溫退火過程中保持類球形，粗化速率很低，經(jīng)過550℃退火200h后組織無明顯變化，硬度下降不明顯。復(fù)合材料的熱穩(wěn)定隨著鐵含量的增加而提高，與SiCp/FVS1012相比，SiCp/