液态模锻SiCp／ZL201复合材料力学性能研究

Ｖｏ ． ２ Ｎ ． １２ ｏ ３
［ 文章编 号 ］６３— ９４ ２ ０ ）３—０４ —０ １７ ２４ （０６ ０ ０１ ４
液态模锻 ＳＣ ／ Ｌ０ 复合材料力学性 能研 究 ｉｐ Ｚ ２ １
王 瑾
（ 陕西理 工学 院 机械工程学院 ， 陕西 汉 中 ７ ３ ０ ） ２ ０ ３
一
１ Ｏ型Ｊｂ材料机改装 的电 － ｌ ｉｅ ｒ ｆ 拉ｆ试验机进行拉伸 试验 。门 箱武电阻炉和 ｌ ３ 恒温箱对复合材 Ｉ Ｊ ｛ ｃ一
收 稿 日期 ：０ ６一 ２一ｌ ２０ Ｏ ５
作者简介 ： 王瑾 （９ ３ ） 女 ， １６ 一 ， 『 ｝ 火西户县人 ， 陕西 工学 院副教授 ， 主要研 究方向为金属基复 合材料加工 。
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陕
西
删
工
学
院
学
报
第２ ２卷
锻 和金属模浇铸 ．模 具 材料 为 Ｇ ｌＭ Ｖ钢 ， 具预 热 ３０℃左 右 ， ． ｒ２ ｏ 模 ６ 力学 性 能 测 试结 果 是 三组 试样 测 量 数据 的平均值 、≯ 体材 料和 复合材 料 均按 照 Ｚ２ １ Ｉ０ 钒合 金 的 ６ ｒ １ 艺进 行 固溶处 理 和时效 处理 。 液态模锻 Ｔ艺 在 Ｙ Ｉ０型 液压 试验 机 上 进行 。Ｊ Ｈ）一１７ ５ 布 洛 维 硬度 机 测 试硬度 。用 ＷＥ ＥＯ ｛ Ｉ ８ ． 】
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２０ ０ ６年 ９月 第２ ２卷第 ３期
陕
西 理 工 学 院 学
报
Ｓ ｔ２０ ｅｐ ． ０６
Ｊ ｕ ａ ｏ ｈ ａ ｘ ｉｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ｌ ｆＳ ａ ｎ ｉ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｙ
１ １ 实验 材料 ．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基体材 料为 Ｚ ２ １铝 合金 ， 学成 分质 量分 数 为 ：ｕ ． Ｌ０ 化 Ｃ ４ ８％ ， Ｏ ９％ ，ｉ．８％ 和余 量 的铝 。增 Ｍｎ ． Ｔ０ １
强材料 Ｓ ｉ Ｃ颗粒平均粒径为 ｌ ｍ ５ｔ 。复合材料中 Ｓ ｘ ｉ Ｃ颗粒含量质量分数按 ５ ， ０ ， ５ ％ １％ １％设计。
［ 关 键 词 ］ ＳＣ ／ Ｌ０ ｉｐ Ｚ ２ １复合材 料 ； 液 态模 锻 ； 力争 ｝ 生能 ［ 文献标 识码 ］ Ａ ［ 中图分 类号 ］ Ｔ ３ ３Ｔ ４ ． Ｂ ３ ；Ｈ１２２
复合材料是根据构件的功能要求和工况条件 ， 选择两种或两种 以上物理、 化学性能不同的材料按 一 定的方式 、 比例、 分布结合而成的先进材料 ， 它发挥 了各组成材料 的优 良性 能 ， 具有单 一材料所无法 达到的综合性能。随着现代工业的高速发展 ， 材料 的复合是挖掘材料潜力 的有效途径。颗粒增 强铝基 复合材料价格便宜 ， 制作工艺简单 ， 同其它金属基复合材料相 比， 具有较高的 比强度、 比刚度和高温力学 性能 ， 低的热膨胀系数 、 良好 的耐磨性和导热性能 ’ ， 在航空航天、 汽车 、 电子 、 学等工业领域具有相 光
１２ 实验 方法 ．
采用高温除气 、 Ｉ Ｅ然氧化预处理工艺对 Ｓ ｉ Ｃ粒子进行处理 ， 先将 Ｓ ｉ Ｃ粒子在管式 电阻炉中于 ５０ｃ ０ ｃ
预热 １ ， 再升温全 ８０ｏ保温 ２ｈ ｈ ０ ｃ 。去除表面吸附的各种气体 ， 有利于 Ｓ ｉ Ｃ颗粒 与 Ｚ ２ １ Ｌ０ 铝合金的润
［ 摘 要 ］ 采 用半 固态搅拌 工 艺和液 态模 锻 方 法制 备 了 ＳＣ ／ Ｌ０ ｉｐＺ ２ １复合 材 料 。用 光 学金 相 显微镜 、 扫描 电子 显微 镜和 力 争 ｝ 生能试验研 究 了复合 材料 的显 微 组织 、 力学性 能 和断 口形 貌特
征。结果表 明： 复合材料 中Ｓ ｉ Ｃ颗粒分布较均匀， 复合材料的硬度 随着 Ｓ ｉ 量增 大而升高， Ｃ含 强度 具 有极 大值 ； 态模锻 比压增 大 ， 液 复合材料 的致 密度 增大 ， 塑性 增 大 ， 收缩 率 减 小。
当广泛 的应用 前景 。
在非真空条件下采用搅拌法制备的铝基复合材料 ， 夹杂和气体含量偏高 ， 严重地影响了其强度和疲 劳抗力等力学性能的提高Ｅ 。如何选择 良好的工艺方法来减少复合材料 中的夹杂和气体含量 ， ４ ］ 已成为
该 工艺 发展 的关键 。液态模 锻 与挤 压铸 造栩 比 ， 浇注时 冲亍 涡 流减 少 ， ｌ ｊ 气体 『以排 ， ｆ 丁 ｌ 品粒 得 以细化 ， ｛
本文采用半固态搅拌 一艺和液态模锻方法制箭了不Ｍ体积分数 的 Ｓ ｐ Ｚ２ １ ｆ ｉ ／ １０ 复合 材料 ， Ｃ 研究 了 Ｓ ｐ ｉ Ｃ 含量 、 液态模锻和热处理工艺对复合材料 力学性能 的影响 ， 为工业化生产 Ｓ ｐ Ｚ ２ １ ｉ ／ Ｌ ０ 复合材料提供依 Ｃ
据。
１ 实验 材 料 及 方 法
从而提高复合材料 的致密度 ； 与模锻相 比， 可节约模 』 川 稍 艾ｒ ， 什尺 寸犄１ 高 ， ＿ ｝零 ｊ １ 表面粗糙度 ｛ ＝ 低， 可以不再加工 ， 对于提高 复合材料制件质魁 ｝ ： 、 产牢 降低 产成本有重要意义。 目前 ， 人们对颗粒
增 强铝基 复 合材料 的挤 压铸 造研究 的较 允分 ， 而刈 粒ｊ ￣ 基 复 合 材 料 液 态 模 锻 工 艺 研 究 的不 多 。 颗 － 铝 ． ￣ ！ ａ …ｔ
湿。用改造的复合材料 固态搅拌 没箭， 采用瓤 气俅护 、 分段搅拌＿艺制备复合材料。先将加热炉空炉 １ 二
升 温至 ７０ｏ ０ ｃ后加 入 Ｚ ２ １ 金 ， 其 全部熔 化后 降温 ６０ 半 固态 温 发 ， 温 ２ ｎ后 ， 以 ５０ Ｌ０ 合 待 ８ 你 ０ｍｉ 再 ０
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６０ｒｒｎ转 速搅拌 ２ ｉ， ０ ／ ｉ ａ ５ｒｎ 然后 升 温 ７０ ， 续搅 拌 ５ｍ ｎ取 出搅 拌 叶 片 ， 去浮 渣 ， 行 液态模 ａ ３ 继 ｊ， 捞 进