ZL112Y合金半固態(tài)SiC顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的制備和成形工藝研究.pdf

1、本論文研究了半固態(tài)攪拌法制備SiC顆粒增強(qiáng)ZL112Y鋁基復(fù)合材料的制備工藝，進(jìn)而研究了該鋁基復(fù)合材料的半固態(tài)模鍛觸變成形工藝，優(yōu)化了半固態(tài)攪拌、重熔及鍛壓工藝參數(shù)，初步獲得了符合工業(yè)化生產(chǎn)的工藝參數(shù)。 根據(jù)半固態(tài)攪拌法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備原理，自行設(shè)計(jì)了一套攪拌裝置，通過該攪拌裝置成功制備了不同含量及不同尺寸的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。在對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的觀察中發(fā)現(xiàn)，攪拌器的轉(zhuǎn)速與位置需要根據(jù)攪拌時(shí)液面的現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)

2、液面上有顆粒堆積現(xiàn)象時(shí)，需要升高攪拌器高度（盡量處于熔體的中部）并提高速度，保證液面上攪拌器的附近有旋渦的形成，使SiC顆粒較易分散至熔體中；同時(shí)，要保證攪拌引起的旋渦不宜過大，以減少氣體的卷入。通過對(duì)所制備的這一系列材料的微觀組織、孔隙率及其硬度的研究與測試，表明使用半固態(tài)攪拌法可以制備小直徑（9.7μm）、高體積分?jǐn)?shù)（30％）的SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，且顆粒在基體中分布均勻，界面結(jié)合情況較好，在重力下澆注，顆粒含量越高，致密性越

3、差。 采用高頻感應(yīng)加熱裝置和溫度測定裝置，研究了自行制備的30vol％SiCp/Al復(fù)合材料的二次重熔工藝。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：坯料的外形、成分、致密度對(duì)復(fù)合材料的重熔工藝有著重要的影響；因此，合理的重熔工藝是在最低振蕩電流下間歇式的加熱，使坯料邊部和心部的溫度較均勻上升至560℃，然后進(jìn)行模鍛。 采用鉛棒模擬了復(fù)合材料的半固態(tài)模鍛成形，并對(duì)模具進(jìn)行了修改，完成了30vol％復(fù)合材料的半固態(tài)模鍛成形。實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)：在合模力一

4、定的前提下，復(fù)合材料的重熔溫度、模具預(yù)熱溫度以及油壓機(jī)的合模速度對(duì)復(fù)合材料的成形有著重要的影響，合理的成形工藝為：重熔溫度為560℃，模具預(yù)熱溫度為250℃以上，坯料移入前將上下模降至10－15cm的距離，壓力機(jī)下行速度調(diào)至最大。通過金相組織的觀察，以及密度和硬度的測試，發(fā)現(xiàn)經(jīng)半固態(tài)模鍛后的復(fù)合材料，顆粒仍舊均勻分布，界面結(jié)合情況有較大的改變，致密度和硬度有了明顯的提高，表明SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行含少量液相的半固態(tài)模鍛具有良好的