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保溫時間對擠壓成型 SiCp/2014鋁基復合材料組織的影響論文
引言
顆粒增強鋁基復合材料具有質量輕、強度高、硬度高、熱膨脹系數小、耐磨性好等優點，被廣泛應用于航空航天、交通運輸以及電子封裝等行業。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。其中攪拌鑄造法對設備要求低、工藝簡單、易于實現，適合于大規模工業化生產，但攪拌鑄造法獲得的顆粒增強復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一步改善攪拌鑄造獲得的 SiCp/2014 鋁基復合材料的組織。
試驗方法
樣品制備
首先采用攪拌鑄造法制備 SiCp/2014 鋁基復合材料，復合材料中 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，經車削加工成直徑 Ф38mm×15 mm 的試樣，進行擠壓處理。
測試表征
光學顯微組織分析(OM)在德國ZESS顯微鏡(Zeiss–Axio Imager A2m)上進行。樣品制備方法：對經研磨、拋光制作工藝的標準金相試樣用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樣品清洗 5 min，最后吹干即可。
實驗結果分析及討論
圖 1 為同一擠壓溫度(510℃)、同一擠壓比(19：1)、不同保溫時間(30 min、60 min、90 min)的條件下，SiCp/2014 鋁基復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合材料的金相顯微組織圖。通過三個圖對比后，我們可以看出，在擠壓溫度達到 510℃后，SiCp 顆粒在基體中分布并不是隨著保溫時間的增加而趨于均勻分布的狀態，保溫時間 30 min 時，SiC 顆粒在基體中的分布相對均勻;保溫時間超過60 min時，SiC顆粒團聚現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，經過擠壓后，復合材料組織有明顯被拉長的痕跡，SiCp 顆粒聚團隨擠壓方向也被拉開，顆粒分散開來，這是因為在熱擠壓過程中，SiCp 顆粒為了協調基體的塑性變形，會沿著擠壓方向產生一定的相對滑移和轉動，最終形成了與擠壓方向平行的線形分布。
結語
(1)當擠壓溫度和擠壓比一定時，與保溫時間 60min 和 90 min 相比，保溫時間 30 min，材料的組織最為均勻，SiCp 顆粒團得到分散。
(2)熱擠壓加工在一定程度上能消除 SiCp/2014Al復合材料中的鑄造缺陷，并能消除增強體 SiCp 團聚的現象，使顆粒分布均勻。
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