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1、复合材料特种铸造及有色合金2006年第26卷第3期深冷处理对Al2O3陶瓷颗粒纤维增强铝基复合材料的影响周勋陈文革谷臣清罗启文(西安理工大学)摘要采用预制件挤压铸造制备出AlO颗粒纤维双相增强Al基复合材料,采用X衍射仪和扫描电镜研究深冷处理对23其显微组织及性能的影响。结果表明:复合材料经深冷处理后虽然硬度下降,但其抗拉强度提高,并表现出某些脆性断裂的特征。这与深冷处理前后Si相的变化有关。关键词铝基陶瓷复合材料;深冷处理;显微组织+中图分类号TG146.21;TG113文献标志码A文章编号1001-2249
2、(2006)03-0185-03铝基陶瓷复合材料因其较高的比强度、优良的耐磨上对深冷处理前后试样进行组成相的定性分析;在性能、低的热膨胀系数等优点被认为是一种发展潜力十GNE10型万能拉伸机上对深冷处理前后的标准拉伸试分巨大的新型材料,已被广泛地运用于生产汽车活塞、棒进行拉伸试验;在JSM6700F型扫描电镜上观察拉伸[1~3]连杆、刹车盘等零配件。为了进一步提高铝基陶瓷断口。复合材料的综合性能,人们一方面不断寻找不同的增强表1ZL109合金的化学成分%相,另一方面不断改进其生产工艺及随后的热处理工wB艺。深冷处理作为热处理工艺的一
3、种延伸也开始被尝SiCuMgNiAl试运用于铝基陶瓷复合材料,但对其机理及复合材料性11~130.5~1.50.8~1.30.8~1.5余量能影响的研究报道还不多见,目前的研究主要集中在深表2复合材料深冷处理工艺冷处理对Al、铝基合金的影响及作用机理。汤光平等深冷温度保温时间工艺编号预处理循环次数备注[4]//h人研究发现循环深冷处理过程中,铝合金中产生大试样深冷后试样在室温量的蜷线位错、位错环甚至位错胞,同时原有的晶粒分1下浸入液氮-196481用冷水冲洗至室温成许多亚晶,它们相互作用、相互缠结,大大增强组织结试样在530[5]2下保
4、温6h后-196481同上构稳定性,从而提高了材料力学性能。陈鼎等人则浸入液氮提出,铝合金在深冷过程中发生了晶粒转动,择优取向试样在室温下3-196243同上形成了再结晶织构,当这种晶粒取向有利于阻碍位错滑浸入液氮移时,材料的强度性能得到提高。本课题采用预制件挤压铸造制备出Al2O3颗粒及纤维双相增强铝基复合材2试验结果及分析料,探讨深冷处理对其组织及性能的影响。2.1显微组织结构1试验材料及方法图1为Al2O3陶瓷颗粒纤维双相增强铝基复合材将粒径5~10m的Al2O3陶瓷颗粒及长径比一定料的显微组织照片。图1a为原始组织,可看到黑色
5、的的陶瓷纤维和粘结剂混合,压块、烘干制成一定尺寸形短纤维和小黑点状的陶瓷颗粒,基体为灰白色的铝合状的预制件,然后将ZL109(见表1)合金熔炼,并以一金。图1b为固溶时效后的显微组织,可以看出在原来定压力浸渗到预制件中制成增强相体积分数为5%~的基体上有析出物。图1c~1e为不同深冷处理后的显30%的复合材料。将制成的陶瓷颗粒纤维双相增强铝微组织,可以看出析出物的形状、大小有所不同。1号基复合材料经530固溶6h,190时效3h。然后将处理工艺下的析出物尺寸细小、分布均匀(见图1c中固溶时效处理后的试样按表2所示的不同深冷处理工A);2号
6、处理工艺下的析出物数量相对较少、尺寸较大,艺进行深冷处理(液氮作为冷却剂)。且大部分依附于Al2O3颗粒及纤维表面(见图1d中不同深冷工艺处理的试样经HF腐蚀后在XJL03B);3号处理工艺下的析出物尺寸与1号处理工艺下的型金相显微镜上观察显微组织;在HB3000型布氏硬析出物尺寸相当,但数量更多,局部地方分布得十分密型度计上测量试样硬度;在XRD700型X射线衍射仪集(见图1e中C)。对经固溶时效处理后的复合材料收稿日期:2005-09-26第一作者简介:周勋,男,1981年出生,硕士研究生,西安理工大学材料科学与工程学院,西安(21
7、0048),电话,029-82312883,E-mai:langlezhou@163.com185特种铸造及有色合金2006年第26卷第3期和3号工艺处理的复合材料试样分别进行X衍射(见说明深冷前后没有新相生成,但相的成分发生了变化。图2),发现深冷处理前后衍射峰位置基本没有改变,也进一步物相分析认为灰色块状析出物很有可能是Si相没有出现明显的新的衍射峰,只是峰值大小有变化,这和Al2O3纤维及颗粒的混杂物。图1不同处理工艺下Al2O3/ZL109复合材料的显微组织下降。由于后者对硬度的影响超过前者,最终导致复合材料的硬度有所下降。其中2
8、号工艺处理的试样中Si相尺寸最大,硬度值最低;1号和3号工艺处理的试样中Si相尺寸相对小一些,硬度较深冷前下降得较少。图3为固溶时效处理和经3号工艺处理的复合材料在
