【正文】 177。740 177。對復(fù)合材料硬度的影響硬度數(shù)據(jù)如下表 41 所示。 不同改性方法對復(fù)合材料物理性能與力學(xué)性能的影響對復(fù)合材料密度的影響密度變化如下圖 416 所示。 圖 47 燒結(jié)體直接接觸碳化硅沙 圖 48 燒結(jié)體表面包覆石棉接觸碳化硅沙 微波真空燒結(jié)工藝對燒結(jié)體燒失量的分析在微波真空燒結(jié)過程，700℃780℃的溫度區(qū)間內(nèi)隨著溫度的增加，燒失量變化不大，如下圖 49 所示。 改性后粉體表觀對比分析鍍銅 SiC 粉、氧化 SiC 粉和原粉 SiC 的表觀形態(tài)如下圖 44 到 46 所示。)CuSiSiCCuCu圖 41 鍍銅 SiC 粉 XRD 圖10 20 30 40 50 60 70 802θ/(176。反應(yīng)式為SiC+2O2= SiO2 + CO2 （41） 表面鍍銅改性 SiC 分析除垢過程中超聲分散時可以看到懸濁液表面浮有大量黑色球狀體漂浮物，是因為超聲清洗將 SiC 粉中的雜質(zhì)與 SiC 顆粒分散開致其浮到液體表面；粗化過程中在磁力攪拌時出現(xiàn)大量黑色球狀體漂浮物，是因為酸洗過程將 SiC 粉中的金屬雜質(zhì)清除，產(chǎn)物浮到液體表面；鍍銅過程將活化后的 SiC 粉放入少量鍍液中進行攪拌并超聲處理兩分鐘目的是為了分散顆粒；孕育期過后反應(yīng)開始時，鍍液中有微量氣泡產(chǎn)生，原因是反應(yīng)過程中有氫氣產(chǎn)生。實驗力為 1kg，放大倍率為 400 倍，選擇硬度標(biāo)尺為 ，測試結(jié)果HV和數(shù)據(jù)自動處理讀出硬度值，單位 MPa。測定參數(shù)：實驗拉伸速率為 5mm/min。測定參數(shù)：實驗加壓速率為 2 mm/min。測定參數(shù)：支座間距為 30mm，加壓速率為。密度的測定有多種方法，本實驗選用排水法測量燒結(jié)體的密度。010203040506070800 12 24 29 50時 間 /min溫度/℃圖 34 微波真空燒結(jié)工藝曲線圖 性能研究 試樣后處理用臥軸矩臺平面磨床將燒結(jié)試樣磨至上下表面平行及相應(yīng)尺寸，為線切割加工作準(zhǔn)備。燒結(jié)溫度選擇 700℃、720℃、740℃、760℃、780℃五個溫度段；試樣的包埋方式分為直接放入碳化硅沙中埋覆和將試樣表面用薄石棉包裹后放入碳化硅沙中埋覆燒結(jié)兩種方式。再進行冷等靜壓，壓強 250MPa，保壓時間 1min。再進行冷等靜壓，壓強 250MPa，保壓時間 1min。將干燥后的混合粉末取出，放在研缽中研磨，過 80 目篩得所需混合粉料，依次得到表面鍍銅 SiC 粉、表面氧化 SiC 粉和原粉 SiC 混合鋁粉制得的混合粉料。無水乙醇為 80mL，聚氨酯球 300g?；瘜W(xué)鍍鍍液配方如下表 34 所示。反應(yīng)一段時間后，氣泡的數(shù)量逐漸增加，反應(yīng)變得劇烈，再進一步進行，越來越多的碳化硅粉末表面得到包覆，且隨著反應(yīng)時間的推移，包覆層厚度增加，鍍液呈現(xiàn)暗紅色。將活化后的碳化硅過濾，反復(fù)清洗防止溶液中殘留鈀離子，以免在后繼化學(xué)鍍工藝中優(yōu)先被還原。（4）活化：活化劑配方如下表，配制方法與敏化劑相同。（3）敏化：將粗化后的 SiC 加入到敏化液中同樣用超聲波分散、磁力攪拌敏化 10 分鐘，使其表面依附一些還原劑 Sn2+，過濾清洗，在室溫下干燥。除去粉末中的有機物質(zhì)，如運輸中沾染的油污等；使其粉末表面部分氧化形成網(wǎng)狀 SiO2 層，有利于直接加入復(fù)合材料中提高材料的強度，也有利于碳化硅表面化學(xué)鍍銅。第 3 章 實 驗 實驗工藝流程圖原粉改性 混料制粉 壓制成型無壓燒結(jié)試樣處理力學(xué)性能分析圖 31 碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料制備工藝流程 實驗原料及設(shè)備 原始粉實驗所用粉料的增強材料是 SiC，基體材料是 Al。用 SiC 做增強劑制造的鋁基復(fù)合材料是一種較為理想的結(jié)構(gòu)材料。復(fù)合材料可發(fā)揮其組元協(xié)同作用，同時又有很大的材料可設(shè)計性。 本文主要研究內(nèi)容本實驗采用純鋁粉分別與 SiC 粉、氧化改性 SiC 粉（1000℃燒結(jié) SiC）以及鍍銅改性 SiC 粉均勻混合，并在傳統(tǒng)制備工藝的基礎(chǔ)上，采用粉末冶金法成型，與傳統(tǒng)真空熱壓燒結(jié)工藝不同的是，本實驗是通過氬氣保護微波真空無壓燒結(jié)工藝制備碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料。同時，燒結(jié)溫度亦有不同程度的降低。同時由于微波能被材料直接吸收而 轉(zhuǎn)化為熱能，所以，能量利用率極高，比常規(guī)燒結(jié)節(jié)能 80%左右。它同傳統(tǒng)的加熱方式不同。當(dāng)增強相的顆粒較小時，攪拌葉輪的旋向?qū)Ψ植季鶆蛐杂兄匾绊?。實驗發(fā)現(xiàn)，只要選擇合適的工藝參數(shù)就可以使增強相顆粒均勻分散在鋁合金中。用固態(tài)擴散法制造的鋁基復(fù)合材料往往具有很高的質(zhì)量和性能，如美國的 Textron 特殊材料公司就用本方法制成的 SiC 連續(xù)纖維鋁基復(fù)合材料的工字梁和板材做成一種先進戰(zhàn)斗機的尾翼，性能良好。 固態(tài)擴散法這是制造連續(xù)纖維增強鋁基復(fù)合材料的傳統(tǒng)方法 [20]。滲透法制造 SiCp/Al 復(fù)合材料的過程主要是:選用高溫惰性材料(石英砂、石墨、陶土或鋼等 )制作模子，制備工藝可仿精密鑄造制模工藝，模內(nèi)腔可具有所需的形狀和尺寸，以便從中直接獲得試件或零件毛坯。Gupta 等人的工作表明 [11]，依照傳統(tǒng)捕獲判據(jù)不能發(fā)生捕獲的 SiCp/Al 復(fù)合材料在噴射共沉積過程中發(fā)生捕獲，這一現(xiàn)象揭示高速沖擊沉積過程可能是主要的原因。研究人員觀察噴射共沉積 SiCp/Al 復(fù)合材料錠坯顯微組織發(fā)現(xiàn)，SiC顆粒在基體中分布均勻，在少數(shù) SiC 顆粒搭接處存在少量孔隙，總體上 SiC 顆粒與基體結(jié)合良好，避免了鑄造過程中易于發(fā)生的顆粒偏聚現(xiàn)象；界面的能譜分析表明，沒有界面反應(yīng)。在 SiCp/Al 復(fù)合材料中 SiC 顆粒的熱膨脹系數(shù)僅是鋁合金的 1/6 左右，所以復(fù)合材料從高溫到室溫的冷卻過程中， SiCp/A1 界面處將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。SiC 顆粒在復(fù)合材料中分布的均勻性由預(yù)制塊中顆粒分布的均勻程度決定，并取決于預(yù)制塊的制備工藝?；蛘呷∠麑旌戏哿系臒釅?，把混合粉料密封于鋁包套內(nèi)，直接進行熱擠壓，也可成功地制造出致密的鋁基復(fù)合材料。 較低的斷裂韌性顆粒增強鋁基復(fù)合材料的斷裂韌性 KIC 一般只有 15~27 MPa這不僅使材料得到充分利用，而且還可以大大簡化結(jié)構(gòu)。碳化硅通常是用石英砂和焦炭在電爐中高溫還原而成的，碳化硅共價性很強，SiC間鍵的離子性僅占 14%，SiC 鍵的高穩(wěn)定性賦予碳化硅具有高熔點、高硬度、化學(xué)惰性等特性，而且其硬度極高。目前應(yīng)用最廣泛的是碳化硅顆粒，相應(yīng)的金屬基體主要為鋁基。按基體分類可分為金屬基復(fù)合材料，陶瓷復(fù)合材料、高分子基復(fù)合材料 [2]。 Composite bending, tensile and pressive mechanical properties such as the silicon carbide powder were superior to enhance aluminum matrix posites, achieved respectively from MPa, MPa, MPa. Key words: SiC particulate，Aluminum matrix posite，Microwave vacuum sintering，Surface modification， Physical and mechanical performance.目 錄第 1 章 前 言 ........................................................................................................................1第 2 章 概 論 ........................................................................................................................2 碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料 ..............................................................................2 碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的優(yōu)點 ..................................................................2 材料各向同性 ...................................................................................................2 良好的尺寸穩(wěn)定性 ...........................................................................................2 良好的耐高溫性能 ...........................................................................................3 良好的力學(xué)性能 ...............................................................................................3 較低的斷裂韌性 ...............................................................................................3 碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料的制備方法 ..........................................................3 粉末冶金法 .......................................................................................................3 壓力鑄造法 .......................................................................................................3 噴射共沉淀法 ................................