喷射沉积SiCpAl复合材料及6066铝合金热挤压工艺的

　　工学硕士，现中南大学副教授，从事有色金属材料研究。

　　由于Al/SCp复合材料具有优良性能，如良好的强度、刚度抗蠕变、耐磨损、低密度可控膨胀等，是航天航空、汽车、兵器体育等领域应用的新型材料，而且成本低廉，应用前景广阔，是近年来新材料研究开发的重要领域制备Al/SiCp复合材料方法有熔铸法，即把SiC颗粒加入并均匀地分散在熔化的金属熔液中，然后浇注、凝固成形，这种方法制备的复合材料的Al与SiC颗粒容易发生界面反应，成分有偏析，晶粒粗大，材料性能不高；另一种常见的方法是粉末冶金因为工艺复杂成本高，粉末在储存运输过程容易氧化污染，难于制备大件；喷射共沉积法制备复合材料是一种新型工艺方法，它的制备过程温度低，界面反应少，晶粒细，偏析程度低本，保护气体流高速吹出将液态金属雾化成液态微粒，并使之向一方向喷射，在喷射途中与另一路由惰性气体送出的SiC颗粒会合，SiC颗粒混入金属液雾中，其中大部分SC颗粒与液雾一起沉积到锭托上，同时金属喷嘴作往返移动，金属熔液不断沉积，最后成为所需形状的构件或坯料喷射共沉积的参数为：熔融金属液温度1000C，金属液雾化气体压力为0.25MPa，SiC输送压力0.1MPa，液流直径4.制得的6066合金锭坯和含SiCp体积分数为15%的SiCp/6066复合材料锭坯加工成尺寸为096mm的圆锭，经400X4h退火消除热应力后分别在450°C的挤压温度下挤压比为10. 2，14.7，23.5，28.4，挤压成圆棒，在520C温度下进行固溶处理后于170°C时效7h，研究挤压比和挤压温度对材料性能的影响。利用阿基米德定律测定材料密度，重量称量采用TS14-2型光学分析天平，其最大称量值200g，分度值为0.1mg，用PLYVAR-MET金相显微镜观察材料的金相组织，在INSTRON上进行力学性能拉伸测试，拉伸速率为2mm/min；米用扫描电镜观察断口形貌2从表1数据看出，挤压温度对Al/SiCp复合材料和基体合金的致密程度并没有明显影响，这说明只要按足够挤压比进行挤压成型，挤压温度致密程度不会有大的影响。

　　23挤压比和挤压温度对材料力学性能的影响表2为Al/SiCp复合材料和6066铝合金基体经不同挤压比挤压后固溶时效热处理状态下的力学性能，同时以喷射沉积态为对比。

　　可以看出，Al/SiCp复合材料在喷射沉积状态的力学性能很低，这与材料在喷射沉积状态的空隙多，组织不致密有直接关系，经过挤压比为10. 2的挤压成型后，复合材料的性能有较大的提高，挤压比超过14.7后性能进一步提高，但是挤压比的进一步增大，复合材料的性能提高不多，基本与（a）材料的挤压比与材料的致密程度的变化趋势符合，铝合金基体性随挤压比的变化也与其致密程度随挤压比的变化趋势一致，即挤压比超过10. 2后材料的性能变化随挤压比的变化不大。

　　表3为Al/SiCp复合材料和6066铝合金基体在不同挤压温度下挤压成型后经过固溶时效热处理后的力学性能从挤压温度对材料性能的影响可以看出，随着挤压温度的升高，复合材料及铝合金基体材料性能下降。这可能与挤压温度过高造成材料氧化，形成氧化夹杂物，以及挤压中热应力太大，在表1喷射沉积材料在不同挤压温度挤压后的密度与致密度（挤压比28.材料致密程度沉积态挤压温度密度（/g致密程度（/%）6066合金密度（/g致密程度（/%）表2材料在不同挤压比下的力学性能（挤压温度420°C）材料性能沉积态挤压比6066合金表3材料在不同挤压温度挤压成型后下的力学性能（挤压比为28.材料性能挤压温度/C Al/SiCp复合材料6066合金挤压棒中形成表面的竹节状裂纹和很多微裂纹等挤压缺陷有关，这说明挤压成型中挤压温度不宜过高，只要能够挤压成型即可。

　　3结论（1）SiC/Al复合材料喷射沉积状态的组织很疏松，存在许多的间隙，其密度约为理论密度的86%，SiC颗粒在复合材料中分布不均匀，喷射沉积铝合金基体的致密度可达90%；挤压过程使复合材料的大多数空隙消失，材料致密程度提高；大，但是挤压比超过14.7后复合材料的致密程度不会明显变化，而铝合金基体的致密程度与挤压比的变化关系不明显；而挤压温度对材料的致密程度影响不大；7后变化不大；铝合金的性能不受挤压比变化的影响；而挤压温度过高使材料性能下降