電磁攪拌SiCp-ZL105復(fù)合材料的組織及性能研究.pdf

1、SiCp可有效改善鋁合金組織并提高其力學(xué)性能。然而SiCp與Al基體間的潤(rùn)濕性限制了SiCp/ZL105復(fù)合材料研究、應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。故本文通過結(jié)合高溫氧化處理法，采用電磁攪拌技術(shù)于ZL105合金半固態(tài)區(qū)間加入SiCp，從而制備出SiCp/ZL105復(fù)合材料，并研究SiCp添加量、電磁攪拌工藝參數(shù)(勵(lì)磁電壓和攪拌頻率)對(duì)顯微組織以及拉伸性能的影響。結(jié)果表明，SiCp的適量加入能有效細(xì)化初生α-Al和共晶Si，并改善二者的分布，使得

2、α-Al二次枝晶臂間距、共晶Si平均面積和長(zhǎng)寬比明顯降低；同時(shí)，富鐵相γ由密集型骨骼狀轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑿?。另一方面，調(diào)節(jié)電磁攪拌工藝參數(shù)能改變?nèi)垠w紊亂流動(dòng)劇烈程度，影響SiCp在Al基體中的分散性，故可間接作用于組織。當(dāng)向ZL105合金中添加1.5wt.％SiCp、調(diào)節(jié)電磁攪拌勵(lì)磁電壓為350V、攪拌頻率為35Hz時(shí)，復(fù)合材料的極限抗拉強(qiáng)度、延伸率均達(dá)到最佳，分別為238.62MPa、5.23%，并較基體分別提升了24.57%、37.27%。

3、
　　本文通過對(duì)ZL105基體和添加1.5wt.%SiCp的復(fù)合材料進(jìn)行T6熱處理，研究二者的固溶、時(shí)效組織演變過程及機(jī)理，并探討熱處理前后的力學(xué)性能變化。固溶處理使得共晶Si發(fā)生球化、Al2Cu溶解以使γ相骨骼輪廓清晰；復(fù)合材料的最佳固溶保溫時(shí)間(6h)要短于基體的(9h)。時(shí)效處理后，經(jīng)透射電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)存在有沉淀相 Al2Cu析出。T6熱處理后，基體及其復(fù)合材料的硬度分別達(dá)到91.81HV和101.86HV，較熱處理前分別增

4、加了14.52%和17%。拉伸性能方面，熱處理后的基體極限抗拉強(qiáng)度為246.54MPa、延伸率為5.94%，較鑄態(tài)時(shí)分別提升了28.7%、55.91%，且斷口上解理面數(shù)量大大減少，并出現(xiàn)大面積韌窩。而復(fù)合材料熱處理后的極限抗拉強(qiáng)度為273.64MPa、延伸率為6.12%，較鑄態(tài)時(shí)分別提升14.68%、17.02%，且斷口上未能觀察到解理面，但觀察到分散性較好的小尺寸韌窩。通過對(duì)鑄態(tài)ZL105、鑄態(tài)SiCp/ZL105復(fù)合材料以及T6態(tài)的

5、SiCp/ZL105復(fù)合材料這三種試樣在室溫條件下進(jìn)行干滑動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)，研究熱處理對(duì)該復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響。結(jié)果表明，試樣的磨損量、摩擦系數(shù)均隨著法向負(fù)載的提升而增加，且T6態(tài)的SiCp/ZL105復(fù)合材料的磨損量、摩擦系數(shù)在同一負(fù)載下均達(dá)到最低。究其磨損機(jī)理，試樣在低負(fù)載下(15,30N)的磨損機(jī)制以磨粒磨損和氧化磨損為主；在負(fù)載達(dá)到60N時(shí)便可觀察到一定程度的塑性變形；高負(fù)載下(90N)，鑄態(tài)ZL105表現(xiàn)出嚴(yán)重的塑性變形，且以