文献浸渗时间对无压浸渗制备Al_SiCp陶瓷基复合材料的影响.pdf

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1、·20·材料开发与应用2011年8月文章编号:1003-1545(2011)04-0020-04浸渗时间对无压浸渗制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响1，2122徐跃，高霖，崔崇，钱凤(1.南京航空航天大学机电学院，江苏南京210016;2.南京理工大学材料科学与工程学院，江苏南京210094)摘要:本文采用无压浸渗法，研究浸渗时间对Al/SiCp陶瓷基复合材料组织、致密度、硬度的影响。浸渗保温时间1h，能浸透，但致密度差，硬度低。保温时间3h，发生粉化现象。结果表明浸渗保温时间2h是无压浸渗较好的工艺参数。关键词:Al/SiC

2、p陶瓷基复合材料;无压浸渗;组织;致密度;硬度中图分类号:TB331文献标识码:AAl/SiCp陶瓷基复合材料具有热膨胀系数其次，SiC骨架制备。本实验骨架的制备采小，硬度高，耐磨性能好等优点，在航空、航天结用添加造孔剂法，造孔剂为石蜡粉末。坯体中石构件、精密仪表件、汽车构件等方面将具有广阔蜡含量约为15%。SiC骨架坯体的成形采用模的应用空间，是潜在应用前景最广的材料之具成型，形状尺寸为55mm×10mm×8mm的坯［1-3］一。无压浸渗法是1986年美国Lanxide公司体，然后将SiC骨架放在重烧炉中烧结，使蜡从开发出来的，

3、其方法为熔炼好的合金，经精炼、调骨架中排出，形成多孔的SiC骨架。温浇入预处理好的预制件中，在助渗剂的参与最后，进行无压浸渗。将SiC骨架和铝合金下，液态合金依靠毛细作用自动浸渗到预制件中放在刚玉坩埚中，实验工艺参数如表1所示。［4］制备复合材料。无压浸渗法具有工艺方法简表1SiC/Al复合材料制备工艺参数单、便于操作、可近终形地制造复杂零件等优点，试验w(Mg)/w(Si)/浸渗温度/保温时间/得到了高度重视，但此技术目前还很不成熟，工%%气氛℃h次数程应用很少，还有大量问题需要解决。本文研究11015N211001保温时间对无

4、压渗透法制备Al/SiCp陶瓷基复合21015N211002材料组织、致密度、硬度的影响。31015N2110031试验2实验结果与讨论1．1材料(1)SiC:100目SiC颗粒。2.1不同浸渗时间Al/SiCp复合材料组织(2)铝合金:铝合金成分(w)为Mg10%，制备的Al/SiCp陶瓷基复合材料组织如图1Si15%，其余Al。所示。浅灰色的颗粒状物质为SiC，形状为多边形，带有一定的棱角，基体铝合金为深灰色，呈连1．2试验过程续网络状分布。SiC颗粒在基体中分布均匀，没首先，SiC氧化。将SiC颗粒加热到800－有颗粒团聚现

5、象。3次试验都渗透，但第3次试850℃，使SiC高温氧化，表面形成一层致密的验出现粉化。SiO2层。由图1(a)可见，浸渗保温时间1h的试样，收稿日期:2011－02－23第26卷第4期徐跃等:浸渗时间对无压浸渗制备Al/SiCp陶瓷基复合材料的影响·21·SiC颗粒和Al合金之间有很明显的界面，这种渗质，发生粉化现象。图2是保温3h试样疏松的透只是宏观尺度上的铝合金液与SiC的结合，而Al/SiCp复合材料扫描电镜图和能谱，图2(a)中在SiC颗粒大小的微观尺度上，铝合金液还没有灰褐色颗粒是SiC，可以明显的看出SiC与基体与每

6、一个SiC颗粒很好地结合在一起。发生分离，其界面处有大量片层状的物质，经图2(b)能谱分析，发现其中最强峰依次为Al、C和O，此外还有少量的N、Si、Mg。图2保温3小时Al/SiCp复合材料组织及能谱图100目SiC骨架浸渗保温3h，由于时间长导致SiC颗粒与Al合金液之间发生过度的界面反应。SiC表面的SiO2层与Al合金液接触时会发［5］生以下界面反应，如式(1)、(2)和(3)所示。随着时间的延长，SiO2层消耗殆尽时，铝合金液直接与SiC颗粒接触，继而发生式(4)所示界面图1浸渗保温时间对组织的影响［6］反应。界面反应生

7、成Al4C3，Al4C3是一种脆性化合物，黄色的六角结晶体，分布于Al-SiC界面保温时间1h和2h相比，随着保温时间的延上，且易被水腐蚀，造成Al-SiC界面不稳定，严重长，SiC颗粒和Al合金之间的结合有了显著的改地削弱了Al-SiC界面结合强度，降低Al/SiCp复善，如图1(b)所示，颗粒SiC与铝合金结合紧密。因此，进行一定时间的保温对得到碳化硅颗粒与合材料的机械性能。Al4C3与空气中的水蒸气发［7］铝合金结合良好的复合材料是有利的。生反应，如式(5)和(6)所示，上述反应导致试100目骨架浸渗3h，放置一定时间后发现

8、试样粉末化。在无压浸渗过程中应尽量避免Al4C3样表面变得疏松，发出刺激性气味，产生黄色物的产生。为了控制Al4C3这种有害的界面产物的·22·材料开发与应用2011年8月大量生成，不宜保温时间过长，无压浸渗应低于表3HRA与浸渗保温时间3h的保温