挤压铸造法制备双连续β-Si3N4增强铝基复合材料.pdf

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1、·100·材料导报B：研究篇2015年4月(下)第29卷第4期挤压铸造法制备双连续—Si3N4增强铝基复合材料鲁元，负柯，杨旭，吕恒，丁勇(西安特种设备检验检测院，西安710065)摘要通过碳热还原法制备了气孔率为53．4～7O．2的p-si。N多孔预制体，利用挤压铸造法制备双连续si。N4增强铝基复合材料。随着p_si。N4陶瓷增强相体积分数的增加，复合材料的弯曲强度由383．9MPa增加到584．8MPa，显微硬度由162．7HV增加到241．5HV，断裂韧性由11．9MPa·ml／下降到9．5MPa·mI／2。铝合金基体的断裂模式是韧性断裂，si。N棒状晶的断裂模式受到晶粒取向的影响。复

2、合材料强韧化机制主要有负荷传递、位错增殖、裂纹桥联、裂纹偏转和微裂纹增韧。关键词挤压铸造法复合材料强韧化机制中图分类号：TB331文献标识码：ADOI：10．11896／j．issn．1005—023X．2015．08．022FabricationofCo-continuous~-SiaN4ReinforcedAiMatrixCompositesThroughSqueezeCastingLUYuan，YUNKe，YANGXu，LUHeng，DINGYong(Xi’anSpecialEquipmentInspectionInstitute，Xi’an710065)AbstractThe~-Si3

3、N4reinforcedA1matrixcompositeswerefabricatedthroughthesqueezecastingofporousSi3N4preforms(theporositywas53．4A0一7O．2)obtainedbycarbothermalreduction．WithanincreaseintheSN4contentofcomposites，theflexuralstrengthofthecompositeincreasedfrom383．9MPato584．8MPa，thevickershardnessofthecompositeincreasedfrom

4、162．7HVto241．5HVandthefracturetoughnessdecreasedfrom11．9MPa·mto9．5MPa·m1．Thestrengtheningandtougheningmechanismofcompositesincludedloadtrans—fering，dislocationstrengthening，crackbridging，crackdeflectionandmicrocraektoughening．Keywordssqueezecasting，composites，strengtheningandtougheningmechanism随着科技工

5、作者对陶瓷增强金属基复合材料研究的逐短，凝固速度快，避免了p-si。N在复合材料制备过程中与熔步深入，陶瓷增强金属基复合材料从传统的陶瓷颗粒增强金融铝合金液发生不良反应，使复合材料致密度大幅度升高，属基复合材料发展到现在的双连续陶瓷增强金属基复合材力学性能优异。料[1]。双连续陶瓷增强金属基复合材料是近年来出现的一1实验种具备新型组织结构的金属基复合材料，陶瓷增强体和金属基体在三维空间双连续呈交织网络结构。双连续陶瓷增强1．1试样制备金属基复合材料具有以下优点：优良承载能力和抗冲击能以u-Si。N晶种、二氧化硅和碳黑为原料，Y。O。为烧结力，整体增韧效果增强，增强体与基体结合得到大幅度改善，助

6、剂。起始原料的配比如表1(，质量分数)所示，P7O．2、结合了陶瓷高硬度、高模量、高强度和金属韧性好等优P60．7、P53．4分别代表气孔率为70．2、60．7％、53．4的点一。13-si。N多孔预制体。si02和碳黑的物质的量比为1：2。使本工作通过碳热还原法制备了J}Si。N多孔预制体，利用的铝合金为ZL104(Mg：0．17～0．3，Si：8．0～1O．5，Al：用挤压铸造工艺制备了性能优异的双连续t?-si。N陶瓷增强89．8～91．83)。铝基复合材料。此种工艺与传统的陶瓷增强铝基复合材料在配好的原料中加入乙醇，以氮化硅球作为球磨介质在的制备工艺相比，挤压铸造法通过机械压力使熔融铝

7、合金液尼龙罐中湿磨48h，使粉料混合均匀。接着把混合好的浆料强行进入13-Si。N多孔预制体内的气孔，此方法不但可以克在旋转蒸发器中干燥后过4O目筛，模压成46mmX5mm~5服p-si。N和铝合金润湿性差的不足，提高了熔融铝合金液mm的长条形试样，放在涂有BN的石墨坩埚中，接着放人多对多孔B_SN预制体微小气孔的填充能力，并且浸渗时间功能炉(Highmulti一5000Fijidempa)中，在