SiCp／A1复合材料的制备及其性能

碳化硅颗粒加入金 属基体 中 ，来制备 高耐磨 性 的碳 化硅 颗
采用井式 电阻炉 （上海 电炉 厂 ，６Ｒ一４Ｏ型 ），经过低
粒增强铝基复合材 料。 由于碳 化硅颗 粒与金 属基 体 的界 面 温预热 （１５０℃～ ２００℃ ，０．５ｈ～ ｌｈ）、升温烧 结 （５５０℃ ～
结合及均匀性难 以控制 ，本研 究通过 对碳化 硅颗 粒进行 酸 ５７０℃，１ｈ～１．５ｈ）和高 温保 温 （６００℃ ，２ｈ）的高 温烧结
摘要 ｌ采用粉末 冶金 法制得 了 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料 ，同时研 究 了 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料 的制备工 艺和 ＳｉＣｐ体积分数 对 Ａｌ基
复合 材料耐磨性能 的影响 。结果表 明：对 ＳｉＣｐ进行预 处理 和混料 ２ｈ有助 于提 高混料 的均匀性 ；４０ＭＰａ冷压 下得到的复合
坯具有较 好的致密度和 强度 ；同一压 强下制备 的复合坯在 相 同的摩擦 条件 下随着 ＳｉＣｐ体 积分数 的增加 ，样 品的磨 损量依
ＳｉＣｐ表 面的杂质 能够 被清洗 。采用 扫描 电子显微镜 （日本 日立公 司 ，Ｓ－３４００Ｎ 型）对 酸洗前 后 的 ＳｉＣｐ元 素分 布进
随 着 现 代 科 学 技 术 的 发 展 ，对 材 料 的 性 能 要 求 也 越 来 越 高 ，一 方 面 希 望 材 料 具 有 良 好 的 综 合 性 能 ，如 低 密 度 、 高强度 、高刚度 、高韧性 、高耐磨 性和 良好 的抗疲 劳性 能 等 ，另一方面又期望 它们 能够 在高 温、高压 、高 真空 、强
在 上 述 研 究 的基 础 上 ，使 用 ＳＤＪ型 手 动 式 液 压 制 样 机
１．１ ＳｉＣｐ预 处 理 及 混 料 工 艺
在 ４０ＭＰａ和 ５０ＭＰａ下压制体 积分数 为 １５ ，２Ｏ％和 ２５ 的 ＳｉＣｐ／Ａ１混合粉 ，得 到相应 的复合 坯 ，然 后经烧 结工 艺
１．１．１碳 化 硅 颗 粒 的 预 处 理
洗及高温 氧化 处理 ，以望 获得 较好 的结 合界 面［８ “］。并 获得复合坯 。
通过控制混料 时间 ，最终对 ＳｉＣｐ颗 粒加 入量及压实压 强与 复 合 材 料 耐 磨 性 之 间 的 相 关 性 进 行 研 究 。
１．３耐 磨 性 能 检 测 １．３．１试 样 的制 备
１ 实 验
次 减 少 ； 同时 在 增 大 制 备 压 力后 获得 更 好 的硬 度 ，也 能 减 小材 料 的磨 损 量 和 降 低 摩 擦 系数 的 波动 。
关键 词 ：铝 基 复 合材 料 ；制备 工 艺 ；体 积 分 数 ；耐 磨 性
中图分类号 ：ＴＢ３３１；ＴＧ１１３
文献标识码 ：Ａ
０ 引 言
盖在烧杯 口上 ，以防空气 中杂质进入 烧杯 内 ，１ｈ后 ，倒 掉 型 ）在 ２０Ｎ加 载力 和 ２０ｒ／ｒａｉｎ转 速下摩 擦 １０ｍｉｎ完成本 次 悬 浮 液 加 入 蒸 馏 水 至 ８００ｍｌ， 静 置 ２ｈ后 ，再 次 倒 掉 悬 浮 耐磨性 的检测 ，检测 样品 的摩擦 系数 。同 时待磨损 实验 结
获得耐磨性能检测用 复合 材料 。
Hale Waihona Puke 实验 中铝粉为 ２０９ｍ，ＳｉＣ颗粒 为 ２０／￣ｍ。将 ２００ｇ ＳｉＣｐ １．３．２耐 磨 性 能检 测
放入烧杯 ，加入 ５００ｍｌ蒸馏 水搅拌均匀后 ，倒入 ３０ｍｌ盐酸
先用 电子天平秤量 样 品质量 ，然 后采用 万能摩 擦磨 损
溶液 ，再次搅拌均匀后 静置 １ｈ，静 置期 间用 干净的纸 张铺 实验机 （济南益华 摩擦学 测试技 术有 限公 司 ，ＭＭＷ 一１Ａ
行 分 析 。之 后 进 行 抽 滤 烘 干 ，烘 干 需 在 ８Ｏ℃ 下 放 置 ２４ｈ， 确保水 分完全被蒸发 ，然 后在 １ ０００℃下对 ＳｉＣｐ进行 高温 氧化 ，氧化时间为 ６ｈ。
１．１．２混料 时 间的选择
烈腐 蚀及辐照等极端 环境条 件下服役 。传统 的单一 材料 已
取 ＳｉＣｐ体积分数为 １５ 的混合粉 ３００ｇ放人三 维 Ｖ型
性 、低热膨胀系数 、低 密度 、高屈 服强度 、 良好 的尺寸 稳 结 、磨 样 ，在 金 相 显 微 镜 （德 国 蔡 司 公 司， Ａｘｉｏ—
定性和导热性等优异 的力学 性能和 物理性 能 以及 各 向同性 ｅｒｔＺ００ＭＡＴ型）下观察混合状况 。
等特点［２］。因此 ，其 在 航空 航 天及 军事 领 域［３“］、电子 领 域［ 、汽车领域［ ，以及 体育 产业 等领 域［ ］都 有 广泛 应 用 ，并 且 是 目前 普 遍 公 认 的 最 有 竞 争 力 的 金 属 基 复 合 材 料 品种之一Ｉ３］。增强体颗粒 的分布 均匀性 和界 面结合 状况 是 影响复合材料性能 的重要 因素 ，且体积 分数 含量是 影响 材 料耐磨性和强度性 能的主要 因素＿２ ］。
本 研 究 基 于粉 末 冶 金 法 ｌ＿９］，利 用 碳 化 硅 的 高 硬 度 ，将
１．２冷 压 及 烧 结 工 艺
１．２．１冷 压 用 ３０ｇ混 合 料 在 １０ｒａｉｎ保 压 时 间 ，１０ＭＰａ，２０ＭＰａ，
３．０ＭＰａ，４０ＭＰａ和 ５０ＭＰａ压力下得到不 同强度和密度 的复 合坯 ，然后检测 紧实度和密度 。 １．２．２烧 结
材料科技与设备 （双月 刊）
ＳｉＣｐ／Ａ１复合材料 的制备及其性能
２０１５年 ·第 ３期
ＳｉＣｐ／Ａ１复 合 材 料 的 制 备 及 其 性 能
许 百 鸿 ， 陈瑞 强 ，孙 延 生 ，董 晨 阳 ， 曾 国威 ，杜 晓 明 ，张 祝 晖 ，马 绍 怀 ，王振 猛
（沈阳理工大学 材料科学与工程学 院 ，辽 宁 沈阳 １１０１５９１
远远 不 能 满 足 上 述 要 求 ［１］。 相 比 于一 般 材 料 ，ＳｉＣｐ增 强 铝 混 料 机 （长 沙 天 创 粉 末 技 术 有 限公 司 ，Ｖ一５型 ） 内 ，分 别
基复合材料具有高 比强度 和 比刚度 、高耐磨 性 、高 耐疲 劳 按 １ｈ、２ｈ和 ３ｈ进行混料 ，称取 １００ｇ混合料经过冷压 、烧