Mg对无压自浸渗制备SiC_pAl复合材料组织与性能的

　　Mg对无压自浸渗制备SiCp/Al复合材料组织与性能的影响①张全萍，许伯藩，吴新杰，王蕾（武汉科技大学材料与冶金学院，武汉430081）采用无压自浸渗法制备SiCp/Al复合材料。研究了Mg含量对SiCp与Al之间浸润性的影响；探讨了Mg含量对SiCp/Al复合材料的组织与性能的影响及其作用机理。结果表明，加入的Mg与SiCp表面的氧化物薄膜和铝基体发生反应，生成物会阻止SiCp与Al基体反应生成AI4C3脆性相，同时SiCp表面的微反应也增加了基体与SiCp的结合强度，改善了基体与SiCp之间的浸润性，从而使复合材料的耐磨性提高了3-4倍。

　　无压自浸渗；SiCp/Al复合材料；Mg随着科技的发展和工业生产对材料性能的要求日益提高，单一的普通材料已越来越难满足实际需要。复合材料即是适应高性能要求而出现的先进材料。其中陶瓷颗粒增强铝基复合材料具有高的比强度、比刚度及良好的耐磨性被广泛地应用于汽车及航空航天工业。有关SiC增强铝基复合材料的方法有很多，如粉末冶金法、熔融铸造法、喷射沉积法及压力渗透法等，但普遍存在工艺复杂，成本过高等缺点而使产品难以广泛应用。新近提出了一种无压自浸渗法制备SiC增强铝基复合材料的新方法，该法因成本低、工艺简单和易于工业生产而得到广泛的研究，使铝液浸渗时流动性增加，浸渗的深度也随之增加。

　　2.2微观组织材料的显微组织。如（a）所示，未加活化剂Mg的试样中SiC颗粒分布不均匀且多有棱角，同时还有少量条状的脆性相Al4C3及孔洞与疏松存在；而加入1%Mg的复合材料中SiC颗粒分布均匀，棱角减少甚至于接近球形，无孔洞与疏松存在，组织中只观察到Al基体与SiC颗粒（（b））。这将使复合材料在承载时缓和应力集中，利于载荷传递，使力学性能得以提高。但是，当加入的Mg量超过1.0%时，制备的复合材料中虽然有部分的颗粒结合较紧密，但又出现了偏聚和孔洞现象。所示复合材料中添加Mg的量为1.5%. X射线衍射分析结果析结果。未加活化剂Mg的试样如（a）所示，表明除了有SiC颗粒相与Al基体相外，还存在一定量的AUC3相，这与（a）所示的微观组织结果相一致。（b）所示的X射线衍射分析结果表明，复合材料中除了有SiC颗粒相与Al基体相外，还有量的髹各相存在2.4耐磨性。结果表明，Mg的加入对复合材料的耐磨性影响是显著的。未加Mg的试样其磨损量与时间几乎成正比例关系。加入Mg的试样，开始时磨损量极少，在15h之后磨损量逐渐增加，但磨损曲线平缓，且耐磨性较未加Mg的试样提高3 ~4倍。这可能是在加入Mg之后，一定程度上改善了基体和SiC颗粒之间的浸润性，增加了两者之间的结合强度，减少了孔洞和疏松，从而改善复合材料的耐磨性。

　　厶了SiC颗粒偏聚和孔洞现象发生。

　　加入的Mg可以与基体铝及SiC颗粒表面上的氧化物薄膜反应生成MgAla4相，减少了SiC颗粒直接与熔融铝之间的界面反应，阻碍脆性相AkC3的生成，改善基体和陶瓷颗粒的结合强度，从而改善了复合材料的力学性能。其反应方程式如下：Mg+2Si2+2Al=MgAl24+Si但是，当加入的Mg量过多时，产生过厚的MgAh4相对复合材料的强度和塑性不利。在本实验中，当加入的Mg量超过1%时，因过量的Mg在遇到高温熔融铝时燃烧放出大量的热，使助渗剂K2TiF6过早分解，未能起到助渗的作用，使一部分SiC颗粒与铝基体之间的接触较差，整个复合材料的流动性并没有大的提高，使组织中又出现孔洞和SiC颗粒偏聚现象。结果导致纵向截面布氏硬度由下至上较快下降，耐磨性也较加入Mg量为1%时的试样下降。

　　4结论不同的Mg加入量对无压自浸渗制备的SiCp/Al复合材料的浸润性的影响不同。以1%Mg含量为最佳，能避免脆性相Al4C3的生成，浸渗效果最好。

　　添加1%Mg时，SiC颗粒在复合材料中的分布较均匀，与基体的结合较好，无孔洞和偏聚产生。

　　对无压自浸渗制备的SiCp/Al复合材料，添加活化剂Mg的复合材料的耐磨性比未加Mg的复合材料的耐磨性大为提高。

　　生成的和处的氟化物上浮于液的表面m减少WishingHse.Allrightsreserved.的表面能，增加了复合材料的流动性，从而提高了熔融金属铝和陶瓷填充料SiC颗粒之间的浸润性。另一方面，加入的Mg在遇到高温熔融铝液时也会燃烧放出大量的热，促进助渗剂K2TiF6的分解，从而有利于Al2O3膜的破裂，使熔融金属铝和增强体SiC颗粒直接接触，改善了它们之间的浸润性也提高了制备的复合材料的流动性，使反应合材料的发展状况。材料导报，1995，9（3）许圣麟，刘世永，史雅琴。自浸渗法制备SiC/Al复合材料及其耐磨性。材料科学与工艺，1999，7（3）（编辑袁赛前）