金属基复合材料 刘亮.ppt

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1、汇报人：刘亮搅拌铸造颗粒增强铝基复合材料颗粒分散性研究目前，制备颗粒增强复合材料的方法包括挤压铸造法、浸渗法、喷射沉积法、粉末冶金法和搅拌铸造法等，其中搅拌铸造法是最具应用前景和制作成本最低的工艺方法。搅拌铸造法:将增强颗粒直接加入到金属熔体中,通过一定方式的搅拌使颗粒均匀地分散在金属熔体中,使其形成颗粒增强金属基复合材料熔体,然后浇铸成锭坯、铸件等。颗粒在合金熔体中分布的均匀性、颗粒与基体合金之间的润湿性都会极大影响复合材料的性能，为此，本文进一步明确颗粒与基体合金润湿性变化对颗粒分散的作用规律，研究了搅拌铸造法制备颗粒

2、增强铝基复合材料过程中试样的微观组织特征。上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang采用半固态搅拌铸造法制备了SiC颗粒增强铝基复合材料，定位置、分阶段提取制备过程中的浆料试样，使用光学显微镜和扫描电子显微镜观察试样的微观结构，并用阿基米德法测量试样密度。结果表明SiC颗粒在熔体中的存在形式分3种：粉末状聚集团、聚集的小团体和分散的单个颗粒。其中，聚集成团的粉末与合金熔体完全没有润湿，聚集的小团体与合金熔体部分润湿。SiC颗粒完全润湿之后才能完全的分散，同时气体逐渐从熔体中排出。最终，确立了搅拌铸造法制备

3、颗粒增强铝基复合材料中增强颗粒分散规律的经验模型。上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang实验介绍：基体合金：ZL104强化颗粒：SiC微粉，平均直径15.8微米试验设备：上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang30min：大量粉末状聚集团与基体合金完全没有润湿，大量SiC颗粒从合金体上散落下来，在断口上形成较大的凹坑。其中SiC颗粒仍以聚集态为多，还夹有气体，可以看见明显的气泡和凹坑。结果&分析上海大学材料科学与工程学院1

4、2级材料工程1班liuliang40min：仍然存在聚集成团的颗粒，同时也有较多的凹坑分布在基体上，断口上凹坑数量有所减少。聚集的SiC颗粒小团体与基体合金部分润湿，单个的SiC颗粒一部分与基体合金紧密结合，而另一部分暴露在外。这是由于SiC颗粒局部形成聚团，造成聚团单元外部颗粒被合金润湿，而包裹在聚团单元中心的SiC颗粒难以被合金液润湿，在制样过程中掉落下来而形成的。结果&分析上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang50min：SiC颗粒仍然以聚集态居多，断口上仍然有少量凹坑。搅拌混合过程中形成的气泡

5、呈球形，所形成的孔洞中暴露出少量SiC颗粒，表明颗粒被完全润湿的最后阶段，聚集颗粒逐渐完全分散。结果&分析上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang60min：SiC颗粒分布有所改善，被基体合金部分润湿，但主要以大面积的聚集态存在，分布在初生相的边缘，只有少量聚团状SiC颗粒群存在。结果&分析上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang搅拌进行到70min，SiC颗粒在基体合金表面上的分布更加均匀，SiC颗粒与基体合金的润湿性较好，排出的气体成为孤立的气泡。结果&分析上海大学材料科学与工程

6、学院12级材料工程1班liuliang搅拌过程进行到80min，SiC颗粒分布更加均匀，只有少量聚集态SiC颗粒存在，仍然存在一部分气泡难以从熔体中排出，但是断口宏观形貌上的凹坑基本消除。结果&分析上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang搅拌过程其实是从颗粒表面的气体层厚度减薄到逐渐被合金液包覆在颗粒表面的过程，也是VG减少、块体材料总体积VT减少的过程，因此最终材料的实际密度值发生相应的增加。结果&分析上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang搅拌铸造过程中颗粒分散经验模型上海大学材

7、料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang结论Conclusion上海大学材料科学与工程学院12级材料工程1班liuliang搅拌铸造法制备颗粒增强铝基复合材料过程中，试样缺陷包括颗粒聚团、颗粒聚集和气泡，延长搅拌时间可以降低缺陷数量，试样的实际密度也相应的增加。SiC颗粒与熔体的润湿过程就是液态合金在SiC颗粒表面铺展的过程，存在于颗粒表面的气体层以气泡形式不断从熔体中析出。颗粒在熔体中所处的聚集状态与颗粒的润湿条件密切相关，实现颗粒与熔体的润湿是颗粒分散的必要条件。搅拌铸造过程中，熔体中颗粒分散过程大致可以分为

8、孕育、润湿和均匀分散3个阶段。通过半固态的复合搅拌过程，可在熔体温度为580℃、搅拌速度为825r/min的工艺参数下制备出内部孔隙率较小、分布均匀，仅有少量聚集的SiC增强铝基复合材料。ThankYou!