SiC颗粒增强AL-13SI-Cu-Mg基复合材料制备与持久性能研究
SiC颗粒增强铝基复合材料具有高比强度，高刚度，耐疲劳，耐磨损，热膨胀系数低，优良的尺寸稳定性，较强的可设计性等优点，在汽车工业、航空航天、电子、军工、体育等许多领域得到广泛的应用。国内外对于SiC颗粒增强铝基复合材料展开了大量研究，取得了一些重要应用成果，但是材料性能方面无法满足大功率柴油机活塞的使用要求，并且制备工艺方面仍然达不到大规模的工业生产需要。 为了提高铝活塞合金综合力学性能，以满足高功率柴油发动机对活塞材料的要求。本文设计将10μm SiC颗粒加入到Al-13 Si-Cu-Mg合金中，通过粉末冶金法与搅拌铸造法相结合制备SiC颗粒增强铝基复合材料，解决了微小增强体SiC颗粒难以加入到铝合金中的问题，通过高剪切搅拌解决SiC颗粒在铝合金中的分布不均匀问题，并运用SEM、TEM对制备的复合材料进行SiC颗粒/Al界面分析。 为了分析活塞合金在高温高压条件下组织性能的变化，建立铝合金微观组织与宏观性能关系模型。本文重点对活塞合金在350℃进行持久试验，分析性能变化规律，并采用OM、SEM、TEM分析活塞合金组织演变规律。 SiC颗粒增强铝基复合材料制备中，首先采用粉末冶金法制备含SiC颗粒预制块，然后采用高剪切搅拌法，将SiC颗粒以预制块方式加入铝合金溶液中，调整搅拌温度、时间、SiC颗粒含量，确定在转速6000r/min条件下2％SiCP，700℃下搅拌5min，SiC颗粒在基体中分布均匀。并通过SEM、TEM、HRTEM进行界面分析，表明SiC颗粒增强Al-13Si-Cu-Mg基复合材料界面类型分为非晶层界面和干净界面，其中非晶层界面占大多数，且非晶层界面与界面上镁元素的富集和杂质相的形成有关。 活塞合金350℃持久试验结果表明，当外加载荷为90MPa时试样直接断裂，随着外加载荷的恒定减小，持久寿命增长，当外加载荷降到30MPa时持久寿命延长至102h。通过TEM分析可知持久拉伸过程中富铜相θ"-θ'-θ的转变，和θ"相溶解是致使试样持久寿命增加合金力学性能降低的主要原因。
搅拌铸造法;铝基复合材料;持久性能;组织演变;SiC颗粒;制备工艺
西安工业大学
硕士
材料工程
李建平;颜君衡
2015
中文
TB331
61
2015-11-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）