真空热压制备铝基碳化硼复合材料的研究

来源 :太原理工大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:tronsung123
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颗粒增强铝基复合材料被广泛应用于航空航天领域和民用领域。其中碳化硼颗粒增强铝基复合材料是新兴的一种。研究颗粒增强铝基复合材料具有重要的实际意义和价值,目前受到越来越多的科研机构和学者们的青眯。本课题对热压法制备碳化硼增强铝基复合材料的制备工艺进行了探索。本文通过真空热压法成功制备出碳化硼含量为10wt%、20wt%、30wt%、40wt%的6061铝合金基复合材料。对所制备的复合材料的制备工艺、微观形貌、力学性能、腐蚀性能和轧制板材性能进行了研究。工艺研究表明,真空热压法制备的最佳工艺为:碳化硼粉末预先经酒精或丙酮清洗、晾干后在420℃预氧化1h,在加热过程中,在500℃保温30min。烧结工艺参数为:烧结温度为650℃,烧结压力为120MPa,烧结时间为60min。微观形貌研究表明,热压法制备复合材料中碳化硼颗粒分布均匀,成型质量较好,热压烧结过程中没有出现新相,随着碳化硼含量的升高,在制备过程中增强颗粒容易破碎,使得复合材料中增强颗粒的尺寸明显减小。靠近界面的基体处有明显的元素扩散现象。物理和力学性能研究表明,复合材料的致密度较高并且随着碳化硼含量的增加而降低。材料硬度随碳化硼含量的增加而增大,碳化硼含量为10wt%、20wt%、30wt%、40wt%的6061铝合金基复合材料的平均硬度为91.08、102.1、123.6、139.2HV,较基体分别提高了12.8%、26.5%、53.2%、72.5%。碳化硼含量为30wt%时,颗粒周围显微维氏硬度较复合材料基体提高了51.4%。抗腐蚀试验表明,不同碳化硼含量增强颗粒的加入没有明显改变复合材料的电化学腐蚀特性,随着碳化硼含量的增加,材料的自腐蚀电位变化不大,而自腐蚀电流呈现先降低后升高的趋势,自腐蚀电流icorr分别为4.772、2.803、2.526、7.597(×10-6A·cm-2)。纯铝基复合材料的极化特性与6061铝基复合材料稍有差异。碳化硼含量相同时,纯铝基复合材料抗腐蚀性能低于6061铝基复合材料,其自腐蚀电流为后者的8倍,结果与失重法得出的结论相符。轧制复合材料板材性能研究表明,板材致密度和硬度较热压态材料有较大提高,拉伸性能随着碳化硼含量的增加而减小。当碳化硼含量为30wt%时,抗拉强度仅为6061铝合金基体的82%。B4C/Al复合材料断裂方式是脆性断裂,断口出现韧窝和基体裂纹。
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