气压浸渗法制备短纤维增强铝基复合材料的研究

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1、摘要气压浸渗法制备短纤维增强铝基复合材料的研究本文设计试制了气压浸渗法制备短纤维增强铝基复合材料的实验装置，并在多种工艺条件制备了A1203短纤维增强铝基复合材料。目的是探索A1203短纤维增强铝基复合材料气压浸渗制备工艺，研究气压浸渗法制备的A1203短纤维增强铝基复合材料的力学性能，以及分析该基复合材料的显微组织等等。所设计的实验装置基本能满足课题的研究需要。但是，为了制造出更加优良的试验材料，试验装置还需要进行一些结构上的改进。浸渗压力、浸渗温度、模具预热温度、纤维体积分数和浸渗时间对浸渗过程影响的分析表明：随着浸渗压力的增大，浸渗深度增加并且组织缺陷减少；模具的预热温度存在最佳数值，如

2、果温度太高或者太低都会引起浸渗的不完全；纤维的体积分数越大，浸渗难度就大；浸渗时间必须保证足够长，时间太短，会引起浸渗的不完全。在实验中得出的最佳参数如下：预制件预热温度为600℃，模具预热温度为250℃，铝合金液浇铸温度为720℃，浸渗压力为0．6MPa，保压时间为12s。金相观察发现，在浸渗过程中总会发生预制件纤维的偏聚，而且随着纤维体积分数的增大，偏聚加重，并且从上到下，纤维偏聚逐步加强。同时，所制得的试样中微孔等组织缺陷的数量随之增加。沿着浸渗过程中铝液浸渗的方向，组织缺陷增加。主要原因有两个方面：(1)浇注温度不够高，使得铝液在浸渗一段时间后，热量损失严重，浸渗的过热度不够造成浸渗不

3、完全；(2)浸渗的压力不够大，从而使得一些空隙小的区域无法完全润湿。以上原因造成了材料的拉伸强度不够理想。界面分析显示，界面处存在轻微的化学反应，有Si元素在界面富集，界面属于机械结合和化学反应层并存的混合型界面。关键词：气压浸渗法，A1203短纤维，铝基复合材料，性能，显微组织AbstractStudyonfabricationofshortaluminafiberreinforcedaluminummatrixcompositebypressureinfiltrationprocessExperimentaldevicethatiSusedtoprocessshortfiberreinfo

4、rcedaluminummatrixcompositebypressureinfiltrationprocesswasdesigned，andaluminummatrixcompositereinforcedbyA1203shortfiberwereprepareOunderdifferentprocessingcondition．ThisWasaimtoexploretheprocessofaluminummatrixcompositeproducedbypressureinfiltrationprocess，investigatethemechanicalperformanceofthea

5、luminummatrixcomposite，andanalyzethemicrostructureandinterfaceofaluminummatrixcomposite．Experimentsdemonstratetheexperimentaldevicedesignedcanbasicallyfulfillsubjectresearchingrequirements．Analysesoftheeffectindicatethatinfiltratingdepthincreasesandstructuraldefectdecreaseswiththeincreasinginfiltrat

6、ingpressure．11圮preheatingtemperatureofthemouldexistsaoptimumvalue．andinfiltrationwillbeinadequateifthetemperatureistoohighortoolow．Thelargerthevolumefractionofthefiberis．theharderistheinfiltration．Infiltratingtimemustbeinsuredlongenough．Theoptimalparametersacquiredfromtheexperimentwereasfollows：preh

7、eatingtemperatureoftheperform600"C，thepreheatingtemperatureofthemould250℃，p0嘶ngtemperatureofthemoltenaluminumalloy720℃，infiltratingpressure0．6MPa,pressurekeepingtime12s．Metallographyobservationsfmdseg