奥阳-SiC颗粒增强铝基复合材料.ppt

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1、SiC颗粒增强铝基复合材料报告人：冉奥阳14722003简要介绍铝基复合材料(AlMatrixComposites简称AMC)以金属铝及其合金为基体，以颗粒、晶须或纤维为增强体的非均质混合物。Al基的优势：材质轻、可塑性好、导热、导电率高、成本低、适合批量成产、有一定的高温性能非连续纤维增强连续纤维增强短纤维增强晶须增强颗粒增强高温力学性能优异，用于航天航空材料具有各向同性，用于航天航空、汽车等工业应用SiCp/Al复合材料目录性能特点分析应用制备方法总结展望性能特点制备方法分析应用总结展望SiCp/Al复合材料性能轻质高比强、比模高比刚度、耐磨性导热率高、热膨胀系数小断裂韧性、切削加工性不佳

2、铝合金的成分颗粒体积分数和分布颗粒粒度和形貌界面性质等性能特点制备方法分析应用总结展望铝合金成分的影响1)基体合金中Mg含量的增加，将导致SiCp/Al复合材料断裂韧性和强度的降低2)基体合金中添加5wt%的Si元素，会使SiCp/Al复合材料的断裂韧性和强度有一定程度的提高基体成分不同的复合材料经热处理后基体合金会发生固溶和时效强化、位错强化、残余应力消除等综合效应，导致复合材料的硬度和抗拉强度，断裂韧性等发生改变性能特点制备方法分析应用总结展望SiC颗粒体积分数及分布状态的影响1)随着SiC颗粒体积分数的增大,复合材料的弹性模量模量呈线性增长，延伸率、断面收缩率呈显著下降。2)随着SiC颗

3、粒体积分数的增大，复合材料的抗弯强度并非呈线性增长，而会出现反常现象。SiC颗粒粒度及形貌的影响1)随着SiC颗粒粒度的减小,其对复合材料的强化作用越大，屈服和抗拉强度明显提高,却降低了延伸率。2)一般来说，SiC颗粒粒度的越小，复合材料断裂韧性越高，但当颗粒粒度到达亚微米级时，颗粒在复合材料制备过程中容易团聚，成为断裂源导致应力集中和韧性衰减。3)尖锐颗粒会导致颗粒尖角附近基体塑性应变的集中和颗粒尖角上严重的应力集中，从而降低了材料的塑性，对材料的韧性无明显影响。性能特点制备方法分析应用总结展望性能特点制备方法分析应用总结展望界面性质的影响1)基体合金与增强体SiC颗粒之间可能发生界面反映，

4、当SiC颗粒与基体间存在一过渡层时，复合材料的强度得到提高，断裂韧性得到改善。基体铝合金和SiC颗粒性能的影响1)基体铝合金和增强体SiC颗粒弹性模量相差很大，使其断裂韧性差，且断裂表现为瞬间断裂。2)基体铝合金和增强体SiC颗粒机械加工性能相差很大，SiC颗粒会与刀具表面发生摩擦，使刀具表面发生颗粒磨损。性能特点制备方法分析应用总结展望浸渗法(液态法)粉末冶金法(固态法)搅拌铸造法喷射沉积法SiCp/Al制备方法压力浸渗法无压浸渗法液态机械搅拌法半固态搅拌法性能特点制备方法分析应用总结展望粉末冶金法先将碳化硅颗粒和铝合金粉末用机械手段混合均匀，进行冷压实，然后加热除气，在液相线与固相线之间进

5、行真空热压烧结，得到复合材料的坯料，再将坯料进行挤压、轧制、锻造和拉拔等二次加工，就可以制成所需要的型材零件。优点：碳化硅粉末和铝合金粉末可按任何比例混合；工艺成熟，成型温度低，无界面反应。缺点：制备周期长，设备成本高，降低成本的可能性小；颗粒不易均匀混合而出现较多孔隙；所制零件的结构、形状和尺寸都受到一定的限制。性能特点制备方法分析应用总结展望压力渗透法(如：挤压铸造法)预先把SiCp增强相用适当的粘结剂粘结,制成预制块放入压型,然后浇入精炼的铝合金熔液,以惰性气体或机械装置为媒体加压,使熔融的铝合金熔液浸渗到预制块间隙中,凝固后得到所需的SiCp/Al复合材料优点：生产设备简单、生产工艺稳

6、定性较好，组织致密无气孔，材料质量稳定，生产周期短。缺点：颗粒增强体体积分数较大时，难以均匀分布，有界面反应难于生产复杂零件。性能特点制备方法分析应用总结展望无压渗透法预先把SiCp增强相用适当的粘结剂粘结，制成预制块放入压型,然后浇入精炼的铝合金熔液，利用金属液态本身的重力使其渗入到预制件间隙中，凝固成形。优点：操作和控制简单，湿润性较好，无需高压设备，成本低、经济性好，还可制造大型复杂构件。缺点：组织致密性稍差，易产生气孔等缺陷，材料的力学性能和热性能低，整个生产周期长。性能特点制备方法分析应用总结展望液态机械搅拌法通过搅拌器的旋转运动使增强材料均匀分布在液体中，然后浇注成型。优点：设备简

7、单,操作方便缺点：增强颗粒易密度差而浮沉,且材料的吸气较严重。半固态搅拌法合金在固液温度区间经搅拌后具有流变性，增强颗粒在半固态熔液中,依靠半固态金属的粘性阻止增强颗粒因密度差而浮沉来制备复合材料特点：增强颗粒均匀分布，材料的吸气问题仍待解决。性能特点制备方法分析应用总结展望喷射沉积法将碳化硅颗粒喷射分散到铝液中，形成铝基复合材料，主要分为如下两个阶段：雾化过程沉积过程优点：形成具有快速凝固组织和