B4C顆粒體積百分比和尺寸對其增強鋁合金復合材料生產和組織性能的影響

B4C顆粒體積百分比和尺寸對其增強鋁合金復合材料生產和組織性能的影響

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第8期

作者：A.Canakci et al

編譯：張英才

碳化硼-鋁復合材料具有低密度和高韌性，在高耐磨性制動器等領域有廣泛應用。采用攪拌鑄造方法生產B4C顆粒增強鋁合金復合材料（MMCs），并考察此種顆粒摻入鋁合金過程中的潤濕性問題，以及顆粒含量與尺寸對組織、密度、硬度的影響。

采用AA2024合金作為基體金屬，增強材料B4C顆粒的平均尺寸為71μm（在53～90μm之間變化）和29μm（在16.5～49μm之間變化），密度為2.52g·cm-3。所有試樣采用攪拌鑄造技術制造。為了改善顆粒的潤濕性能，采取預處理或添加鎂作為活性劑（把合金中的Mg含量提高到2.0%）。增強顆粒的添加量（體積百分比）分別為3%、5%、7%和10%。試樣經過顯微組織觀察并檢測其布氏硬度，最后得到以下結果。

（1）使用氫氟酸與硫酸對顆粒進行預處理是改善其潤濕性能的有效方法，通過參數的優化可以用攪拌鑄造工藝成功生產出B4C顆粒增強AA2024合金復合材料。

（2）一般來說，較粗大的顆粒在基體中的分布比較均勻，而較細的顆粒容易聚團或分離。

（3）顆粒的體積百分比提高和尺寸減小會降低顆粒的獲得率。

（4）復合材料的密度隨體積百分比增加和顆粒尺寸減小而減小，但其孔隙率和硬度則隨顆粒含量的增加和尺寸減小而增大。

（5）掃描電鏡觀察表明，在整個工藝過程中，顆粒與基體沒有界面反應發生。