粉末冶金制备铝及其复合材料的组织与性能

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1、万方数据万方数据46LAFr轻合金加工技术2007，V01．35，N0122试验结果及分析2．1烧结工艺参数对PM铝及其复合材料的影响有研究指出【4J，压制中合金粉末必须发生表面熔化产生液相，合金发生表面熔化的温度为0．8瓦(咒为合金的熔点)。在压力作用下液相填充粉末颗粒问的空隙，从而得到致密的块体。但这是针对热压的情况而言。本试验旨在无压下烧结实现铝及其复合材料的烧结。大量的试验发现，在一般粉末冶金方法b1采用的压力下将铝及其复合材料压制成形，虽然材料与金属模具壁不发生冷焊，但即使在高达800。C的烧结温度下，铝及其复合材料的压坯均不发生烧结，仅表面生成大颗粒金属豆，“出

2、汗”现象严重。这是因为在小的压力下成形，金属颗粒间的孔隙较大，铝与基体中的Cu杂质形成的低熔点共晶相在烧结过程中沿孑L隙聚集、溢出压坯表面。提高压应力至700N／rr击，压坯致密度增加，颗粒间变形紧密接触，有效阻断了低熔点共晶相聚集、溢出的通道，烧结温度为6J,0％一670。C，压坯内部均匀生成低熔点共晶相，原位扩散穿透压制时已部分破碎的氧化铝膜，并扩散到铝粉颗粒中，试样发生烧结。此时，烧结试样表面“出汗”轻微，成形完好。Ⅱe．3,1-，烧结时间也对烧结试样的表面质量产生影响。烧结时间过长，试样边缘处发生烧塌现象；减少烧结时间，烧塌现象得到改善。在本试验条件下，烧结时间为1

3、h．1．5h，烧结效果良好。2．2PM铝及其复合材料的组织与性能图1为加热炉通Ar气保护，烧结温度670。C保温lh条件下铝及其复合材料的显微组织。可以看出，铝及其复合材料的组织致密，没有明显孔洞；铝基复合材料中增强相在基体上的分布基本均匀(图1b)，增强相与基体界面较清晰、干净。由于鸽q—siQ耐火材料晶化后没有经过筛选直接使用，所以鸽q．SiQ颗粒的大小及其形貌不规则。对真空炉中670c12保温1h烧结的铝及其复合材料的金相组织也进行了观察，有与上述相类似的结果。烧结后的铝及其复合材料的真实密度、致密度、孔隙率如表1所示。可以看出，复合材料的密度都达到了95％以上，气孔

4、率很低，这对于消除孔隙对材料性能的影响、提高粉末冶金复合材料的性能是十分有利的。比较来看，真空炉中烧结的材料比心气保护下相应的材料的致密度高，而且铝基复合材料比铝基体的高，其中真空铝基复合材料的致密度最高，达到97．20％。在压坯成形过程中，粉末与粉末之间的摩擦、粉末与模壁间的摩擦共同影响原始粉料的致密化【6】。在铝基体中加^一纯铝粉烧结b一铝基复合材料图1铝及其复合材料的显微组织(m气保护烧结，670。c保温1h)入她q．Si02增强体后，减少了压制过程中粉末与粉末间的摩擦，协调压制过程中颗粒塑性变形，同时模壁涂抹液体石蜡，减少了粉末与模壁的摩擦，增加了坯块的致密度，使得

5、烧结后的铝基复合材料比铝基体的致密度高，气孔率也相应减小。而真空炉中烧结后材料的致密度最高与真空烧结前的抽真空有关。真空除气大幅减少了粉粒氧化层的吸附水，避免了高温下吸附水与铝发生反应，有利于提高铝粉末冶金制品的力学性能【5J。表1铝及其复合材料的真实密度、致密度和孔隙率注：k·卅一Ar气保护下烧结纯铝；k．AlnrAr气保护下烧结铝基复合材料；}AI一真空炉中烧结纯铝；z．A1IIr一真空炉中烧结铝基复合材料。对烧结后铝及其复合材料的拉伸试样表面进行清理，测试拉伸性能，其结果如表2所示。可以看出，与铝基体相比较，铝基复合材料的性能有了很大提高，其弹性模量E、抗拉强度R。和

6、屈服强度R田：分别提高了354．3％、257．1％和314．1％。铝基复合材料中的增强相起到了有效增强作用。(下转第51页)万方数据