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保溫時(shí)間對(duì)擠壓成型 SiCp/2014鋁基復(fù)合材料組織的影響論文
引言
顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、硬度高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸以及電子封裝等行業(yè)。其主要制備工藝為粉末冶金、攪拌鑄造、噴射沉積、壓力浸滲等工藝。其中攪拌鑄造法對(duì)設(shè)備要求低、工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，適合于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，但攪拌鑄造法獲得的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料存在組織不致密、顆粒分布不均等缺陷。本文通過擠壓處理以期進(jìn)一步改善攪拌鑄造獲得的 SiCp/2014 鋁基復(fù)合材料的組織。
試驗(yàn)方法
樣品制備
首先采用攪拌鑄造法制備 SiCp/2014 鋁基復(fù)合材料，復(fù)合材料中 SiC 顆粒的體積含量為 4wt.%、SiC 顆粒的尺寸為 10μm。鑄造得到直徑為 Ф45 mm 的毛坯，經(jīng)車削加工成直徑 Ф38mm×15 mm 的試樣，進(jìn)行擠壓處理。
測(cè)試表征
光學(xué)顯微組織分析(OM)在德國ZESS顯微鏡(Zeiss–Axio Imager A2m)上進(jìn)行。樣品制備方法：對(duì)經(jīng)研磨、拋光制作工藝的標(biāo)準(zhǔn)金相試樣用1% HF、1.5% HCl、2.5%HNO3和蒸餾水配制的溶液腐蝕，再置于酒精中用超聲波對(duì)樣品清洗 5 min，最后吹干即可。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及討論
圖 1 為同一擠壓溫度(510℃)、同一擠壓比(19：1)、不同保溫時(shí)間(30 min、60 min、90 min)的條件下，SiCp/2014 鋁基復(fù)合材料擠壓樣的金相顯微組織照片。圖 1 中(a)、(c)、(e)為與擠壓方向垂直的鋁基復(fù)合材料的金相顯微組織圖。通過三個(gè)圖對(duì)比后，我們可以看出，在擠壓溫度達(dá)到 510℃后，SiCp 顆粒在基體中分布并不是隨著保溫時(shí)間的增加而趨于均勻分布的狀態(tài)，保溫時(shí)間 30 min 時(shí)，SiC 顆粒在基體中的分布相對(duì)均勻;保溫時(shí)間超過60 min時(shí)，SiC顆粒團(tuán)聚現(xiàn)象沒有得到明顯改善。圖 1(b)、(d)、(f)為與擠壓方向平行的鋁基復(fù)合材料的金相顯微組織圖，其中，箭頭的指向是與擠壓方向平行。從圖(b)、(d)、(f)中可以看到，經(jīng)過擠壓后，復(fù)合材料組織有明顯被拉長(zhǎng)的痕跡，SiCp 顆粒聚團(tuán)隨擠壓方向也被拉開，顆粒分散開來，這是因?yàn)樵跓釘D壓過程中，SiCp 顆粒為了協(xié)調(diào)基體的塑性變形，會(huì)沿著擠壓方向產(chǎn)生一定的相對(duì)滑移和轉(zhuǎn)動(dòng)，最終形成了與擠壓方向平行的線形分布。
結(jié)語
(1)當(dāng)擠壓溫度和擠壓比一定時(shí)，與保溫時(shí)間 60min 和 90 min 相比，保溫時(shí)間 30 min，材料的組織最為均勻，SiCp 顆粒團(tuán)得到分散。
(2)熱擠壓加工在一定程度上能消除 SiCp/2014Al復(fù)合材料中的鑄造缺陷，并能消除增強(qiáng)體 SiCp 團(tuán)聚的現(xiàn)象，使顆粒分布均勻。
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