三维碳化硅结构增强铝基复合材料的制笞 - 宁波工程学院.PDFVIP

第27卷第6期 兵器材料科学与工程 V01．27No．6 2004年11月 0RDNANCEMATERIALSCIENCEANDENGINEERING Nov．． 2004 三维碳化硅结构增强铝基复合材料的制笞 赵敬忠1一，高积强1，金志浩1 (1．西安交通大学材料强度国家重点实验室，陕西西安710049； 2．西安理工大学材料科学与工程学院，陕西西安710048) 摘 要：采用有机泡沫体浸渍工艺制备了具有三维骨架结构且气孑L相互连通的碳化硅多孔陶瓷预制体，使用无压 浸渗工艺制备了三维碳化硅结构增强的金属铝基复合材料，同时探讨了无压浸渗过程的反应机理及动力学过程，用 xRD、sEM、光学显维镜研究了预制体和复合材料的金相组成及显维组织结构。结果表明，在金属熔体中引入合金元 素si和Mg等元素能破坏氧化铝膜，缩短无压浸渗过程的孕育期。浸渗温度越高，浸渗速度就越快。 关键词：铝基复合材料；无压浸渗；碳化硅多孔陶瓷 中图分类号：TB331 文献标识码：A 文章编号：1004—244x(2004)06—0011—04 陶瓷颗粒、晶须、纤维增强的金属基复合材料 孔的陶瓷预制体中，制备出了三维碳化硅结构增强 (MMC)综合了金属的塑韧性、成形性、导电、导热的金属铝基复合材料。 性，以及陶瓷的强度、刚度、硬度、耐磨、耐热等性 1 试验过程 能，具有非常广阔的应用前景…。制备金属基复合材 料的方法较多，主要有液态金属／陶瓷颗粒搅拌铸 1．1 多孔陶瓷预制体的制备 造法心】、熔体浸渗法、粉末冶金法b，等，其中熔体浸 选用颗粒度为55斗m的绿碳化硅为主要原料， 渗法包括压力浸渗和无压浸渗。无压浸渗法H。51是 加入少量的氧化铝粉为烧结助剂，以羧甲基纤维素 美国的Lanxide公司发明的，是指在氮气气氛下不钠(cMc)为料浆稳定剂，以硅溶胶为粘接剂，并加入 需施加任何压力就可以将合金熔体渗透陶瓷粉末 少量粘土改善泥浆的流变性能。以上原料用去离子 堆积体，增强体可以是碳化硅和氧化铝。它具有工 水为溶剂，混合料边加入边搅拌，搅拌时间30min， 艺简单、不需要高压设备，成本较低，可仿形成型，并 便可获得用于浸渍有机泡沫体的碳化硅泥浆。 可制作大型复杂构件，增强的材料体积分数可调等 选取软质聚氨脂海绵为有机泡沫体骨架材料， 一系列优点。如果要将合金熔体浸渍渗透到多孔的 陶瓷预制体中，则需要在保护气氛下加压渗透哺。7，。 10％NaOH溶液进行预处理，洗净凉干后分别放入 采用无压浸渗方法制备的金属基复合材料日 碳化硅料浆中充分浸泡，反复挤压，直到海绵体内 益受到材料科学与工程界的关注，但迄今关于采用 气体排除完全，使料浆分布均匀为止。经浸渍成型 无压浸渗方法将合金熔体浸渍渗透到多孔的陶瓷 的坯体在室温下静置24h后在烘箱中110℃干燥 预制体的研究较少有专门文章探讨隋】。碳化硅陶瓷 24h，将干燥坯体放入箱式电阻炉中1450℃保温2h 具有高温强度高、抗氧化、耐磨、抗腐蚀、抗热冲击 进行烧结。为了防止聚氨脂海绵在氧化分解过程中 性能好、密度小等一系列优良性能，与铝合金熔体 产生的大量气体对陶瓷体产生应力并造成一定破 有良好的浸润性，是金属基复合材料增强相的最佳 坏，在200～600℃范围严格控制升温速率。 候选材料。聚合物泡沫塑料浸渍泥浆后经高温处理 1．2 复合材料的制备 可获得具有三维网络骨架结构且气孔相互连通的 采用无压浸渗技术对连通气孔率为(73±3)％ 多孔陶瓷，用这种多孑L陶瓷作为增强相能够保证增 的碳化硅多孔陶瓷进行浸渗：将放有Al—10si一 强相三维网络结构的连续性旧】。采用有机