昆明理工大學(xué)材料學(xué)院學(xué)生大四上學(xué)期專業(yè)課論文顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(編輯修改稿)
2025-07-17 07:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 經(jīng)過(guò)后續(xù)液態(tài)模鍛成形工藝，制備 5%SiCp/ZL102復(fù)合材料。SiCp分布均勻、組織致密、無(wú)鑄造缺陷。 其他工藝 諸如流變鑄造、高能高速工藝等制備工藝可望解決增強(qiáng)顆粒的有效加入, 以及保證其分布均勻等技術(shù)問題。3. 性能及應(yīng)用 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的特性(1)模量與塑性增強(qiáng)體的加入在提高鋁基復(fù)合材料強(qiáng)度和模量的同時(shí)，降低了塑性。研究人員采用鑄造法制備出Al/AlTi復(fù)合材料，％，硬度提高132％，而延伸率較純鋁略有下降。王文明等人以SiCp/6066A復(fù)合材料為例研究了顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料彈性模量的影響因素，發(fā)現(xiàn)界面性能對(duì)復(fù)合材料的彈性模量影響顯著，細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響不明顯。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料和鋁合金力學(xué)性能相比較之下的優(yōu)缺點(diǎn)在表1中表現(xiàn)得很明顯。表1 鋁基復(fù)合材料和鋁合金力學(xué)性能的比較材料拉伸強(qiáng)度（MPa）屈服強(qiáng)度（MPa）延伸率（%）彈性模量（GPa）ZL101A鑄造鋁合金250200373ZL101A/SiCp復(fù)合材料3303101006061變形鋁合金31027520696061/AlO復(fù)合材料37935998(2)疲勞與斷裂韌性顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度和疲勞壽命一般比基體金屬高，這與剛度及強(qiáng)度的提高有關(guān)，而斷裂韌性卻下降。影響鋁基復(fù)合材料疲勞性能和斷裂的主要因素有：增強(qiáng)物與基體的界面結(jié)合狀態(tài)、基體與增強(qiáng)物本身的特性和增強(qiáng)物在基體中的分布等。界面結(jié)合狀態(tài)良好，可以有效地傳遞載荷，并阻止裂紋擴(kuò)展，提高材料的斷裂韌性。(3)耐磨性 高的耐磨性是顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的特點(diǎn)之一。馬東輝對(duì)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及其基體與40Cr鋼摩擦材料組成的摩擦副的摩擦磨損特性進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)研究，研究表明復(fù)合材料具有較穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、低的磨損率。王寶順等人研究了大范圍(15％～55％)的SiCp（463μm)／Al復(fù)合材料與半金屬剎車材料配副的摩擦磨損性能。其結(jié)果表明．顆粒體積分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料摩擦系數(shù)的影響顯著，而顆粒尺寸對(duì)復(fù)合材料摩擦系數(shù)影響不大。(4)熱性能增強(qiáng)體和基體之間的熱膨脹失配在任何復(fù)合材料中難以避免，但可通過(guò)控制增強(qiáng)體和基體的含量以及增強(qiáng)體在基體中的分布來(lái)減小熱失配。張建云等人的研究指出，在溫度低于200時(shí) ，SiCp／Al復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)隨溫度的升高有一定程度的增大，但高于200時(shí)增幅較大。張強(qiáng)等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，SiCp／Al復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)隨溫度的上升而增大，在300左右達(dá)到最大，隨后隨著溫度的上升而下降。在200范圍內(nèi)，10～10之間。這說(shuō)明SiCp／Al復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)較小，能與電子元件基良好匹配。SiCp／Al復(fù)合材料線膨脹系數(shù)見表2。表2 SiC顆粒增強(qiáng)的ZL101A復(fù)合材料鋁合金熱膨脹系數(shù)的比較 材料線膨脹系數(shù)（10/）25—10025—15025—200復(fù)合材料鋁合金— 導(dǎo)熱性是另一個(gè)重要的熱性能。于家康等模擬研究了SiC顆粒尺寸及界面熱導(dǎo)率對(duì) SiCp／Al復(fù)合材料有效熱導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明，當(dāng)界面熱導(dǎo)率一定、且界面厚度與顆粒尺寸之比不變時(shí)，顆粒尺寸對(duì)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率幾乎沒有影響；復(fù)合材料熱導(dǎo)率隨界面熱導(dǎo)率的增加而增大并且當(dāng)界面熱導(dǎo)率較小時(shí)增大更快。(5)阻尼性能阻尼性能是材料在機(jī)械振動(dòng)過(guò)程中在周期性加載和波傳播條件下消耗應(yīng)變能的一個(gè)量度。當(dāng)材料阻尼性能在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中被有效利用時(shí)，它可以有效地降低噪聲和減小振動(dòng)。于思榮等人采用熔體直接發(fā)泡法制備了SiCp／ZL104泡沫復(fù)合材料，并進(jìn)行了阻尼性能和機(jī)理分析。結(jié)果表明，SiCp／ZL104泡沫復(fù)合材料的損耗因子隨SiCp含量的增加和SiCp粒度的減小而增大，即阻尼就越大。楊會(huì)智對(duì)噴射共沉積工藝制備的6013Al／SiCp／Gr復(fù)合材料，研究了5種熱處理制度下材料的阻尼性能。結(jié)果表明：此材料在不同熱處理制度下，溫度高300℃，；50℃以下，不同熱處理制度試樣內(nèi)耗值基本相同，在150℃—270℃溫度范圍內(nèi)，阻尼能力大小順序?yàn)椋籂t冷水淬90℃淬火空冷原樣195℃淬火。 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用由于顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有一系列優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能，因此其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。航天航空、軍事、汽車、電子、體育等領(lǐng)域都是這種材料大顯身手的地方。（1）航空航天領(lǐng)域顆粒增
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