本文關(guān)鍵詞：SiC顆粒增強(qiáng)Cu基復(fù)合材料制備工藝及設(shè)備的研究

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【摘要】：CuAl10合金,作為鋁青銅的一種,具有較高的強(qiáng)度.耐蝕性.較好的抗高溫氧化性及耐磨性被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)零件的生產(chǎn)制造。SiC具有較高的強(qiáng)度、模量、硬度以及較低的膨脹系數(shù),是一種理想的增強(qiáng)體材料,可以進(jìn)一步提高銅基合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨等力學(xué)性能,具有廣闊的應(yīng)用前景。本文采用SiC顆粒(5um左右)作為增強(qiáng)體,通過粉末冶金法制備SiC顆粒強(qiáng)化的銅基復(fù)合材料,研究不同SiC顆粒表面處理方法對(duì)材料組織、結(jié)構(gòu)及性能的影響,并對(duì)相關(guān)化學(xué)鍍鎳工藝進(jìn)行一系列參數(shù)優(yōu)化,最后,通過金相顯微鏡,場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM),能譜儀(EDS),透射式電子顯微鏡(TEM),X射線衍射儀(XRD)以及維氏硬度計(jì)(VH-5LAC)對(duì)不同方法處理的SiC顆粒及其強(qiáng)化的銅基復(fù)合材料試樣進(jìn)行表征。實(shí)驗(yàn)得出,原始SiC顆粒經(jīng)過1000℃,10h高溫氧化處理后,其表面生成具有一定厚度的Si02保護(hù)層。SiC顆粒表面化學(xué)鍍鎳采用有機(jī)鎳及硼氫化鈉醇溶液進(jìn)行活化處理,在此基礎(chǔ)之上,得出最優(yōu)參數(shù)為：pH=9-9.5,水浴溫度40℃,SiC的最大加入量約為5g/L時(shí)可實(shí)現(xiàn)顆粒表面的完全包覆�；瘜W(xué)鍍鎳后的SiC顆粒進(jìn)行熱震分析得出Ni與SiC顆粒的結(jié)合力偏小,多次淬冷之后,顆粒表面的Ni大幅度脫落。XRD結(jié)果顯示,化學(xué)鍍覆的Ni晶粒較為細(xì)小,衍射峰較寬,經(jīng)過500℃,保溫4h退火處理后,Ni轉(zhuǎn)變?yōu)镹iO,晶粒變大,結(jié)晶度較高。本文采用粉末冶金法制備SiC顆粒強(qiáng)化銅鋁基復(fù)合材料,SEM及EDS結(jié)果顯示,SiC顆粒在CuAl10基體中分布均勻,無明顯團(tuán)聚現(xiàn)象,鍍鎳SiC顆粒表面的Ni與周圍基體形成擴(kuò)散固溶區(qū)。金相組織照片得出,SiC顆粒的加入明顯細(xì)化了基體晶粒,其中鍍鎳SiC顆粒作為強(qiáng)化相時(shí),晶粒細(xì)化效果最突出。另外,TEM檢測(cè)得出原始SiC品粒與基體晶粒結(jié)合無明顯的擴(kuò)散,晶界干凈平直、無析出相、無界面反應(yīng)層,晶界處出現(xiàn)孔洞,結(jié)合強(qiáng)度較低,而鍍鎳SiC的晶粒與基體晶粒界面的結(jié)合處,形成了大量細(xì)小的納米晶,形貌與SiC晶粒和基體的晶粒不同。本文還對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)(1wt.%,3wt.%,5.wt.%).不同處理方法(原始,高溫氧化,化學(xué)鍍鎳)的SiC顆粒強(qiáng)化的銅鋁基復(fù)合材料進(jìn)行維氏硬度測(cè)試,得出加入SiC顆粒后,材料硬度高于基體CuA110合金,鍍鎳SiC顆粒作為強(qiáng)化相時(shí)強(qiáng)化效果最明顯,原始SiC顆粒強(qiáng)化效果最低,此外,材料的硬度與加入SiC顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)成正比。連鑄設(shè)備的調(diào)試結(jié)果表明,ZA27合金的在連鑄溫度為600℃,冷卻水流量為0.15m3/h時(shí),所得試樣表面較為光滑完整,晶粒尺寸較為均勻,抗拉強(qiáng)度高達(dá)199.5MPa。在合金的半固態(tài)溫度480℃左右,連鑄得到的試樣晶粒尺寸更加細(xì)小,具有非常大的發(fā)展?jié)摿�。連鑄設(shè)備在熔煉、保溫、冷卻以及牽引等方面運(yùn)行正常。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB333

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本文編號(hào)：1297777