机械合金化对SiC分布的影响和6061铝基复合材料的属性.docx
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机械合金化对SiC分布的影响和6061铝基复合材料的属性
机械合金化对SiC分布的影响和6061铝基复合材料的属性
赵乃琴,,PhilipNash,杨先进
材料科学与工程学院,天津大学,天津300072中国
热加工工艺中心,伊利诺科技学院,芝加哥,IL60616,USA
2003年4月14日,在经修订的2004年6月30日收到2005年6月6日
摘要
6061铝合金加固8vol。
%SiC颗粒复合材料生产的P/M过程.机械合金化(MA)技术是用来轧机在氩气下的混合粉末.机械合金化结果下的混合粉已与SEM,EDS,OM,X射线衍射研究。
结果表明,可以通过机械合金化获得相对均匀分布的SiC颗粒在基质中.机械合金化处理技术有一些缺点,如低压缩性的粉末和气体污染,这两种影响烧结的真实性,建议提高压缩性和烧结。
关键词:
机械合金化;铝;碳化硅复合
1。
简介
铝基复合材料已经在航空航天,国防和汽车得到应用,如高性能赛车应用[1]。
最有趣的材料利用碳化硅,氧化铝,或纳入到铝基碳化硼颗粒各种工艺,包括P/M.最初被利用的性能的改进包括增加了弹性模量,强化传热和耐磨性[2],并为适当处理的材料,改善了相对于未增强铝高周疲劳性能[3].P/M亲铝金属基复合材料,首先需要的结合铝合金粉,无论是作为一种混合元素,还是主合金粉末预合金形式,在混合过程只有限的研究在这方面,已经出版许多商业实践中使用被认为是明确生产的加强,很明显是均匀分布的关键因素。
铝基涉及到相对粒子的尺寸和基体合金粉末和混合过程的具体过程方面的控制
[4]。
要实现同质化加固粒子少量分布,几种方法可能被使用,如正确的选择
粒子的大小和使用的极地溶胶,正确的选择通风口,中和颗粒表面的电荷这样的方法来提高颗粒分布粒子[5]。
用机械合金化技术[6-8]或球磨机,原先由本杰明开发[9],用于生产联合氧化物弥散强化与伽玛总理沉淀硬化的镍基于两个基本过程参与,即冷焊接和压裂战俘DER颗粒[10,11]。
组成的粉末颗粒反复骨折和冷焊接,在机械合金化之后就可以得到结构精细的粉末颗粒。
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[12]。
本研究的目的是调查粉末颗粒微观结构的变化和影响的SiC颗粒加固分布处理及其相应的属性。
2.实验
粒度140目的6061Al合金粉末可以用作用作复合碳化硅微粉。
颗粒平均粒径为6±0.8米化学成分的6061Al粉见表1。
收到6061Al预合金粉末颗粒
8vol.%SiC颗粒放入V型搅拌机中30分钟,然后混合。
在进程为01-HD砂磨机械合金化2-5h,用了400rpm.The铣床媒体的旋转速度用的是3/16钢。
重量比例铣床媒体粉末约15:
1。
乙醇使用作为过程控制剂和磨的冷却,以防止Fig.1的形态演变:
(一)收到6061Al;
(二)SiC粉体;6061Al和SiC(C)混合的混合物;(D)2小时后,马的混合物;(E)混合后,机械合金化为4小时;(F)5小时后,机械合金化的混合物(G)后,机械合金化6061Al5al.表1
6061Al粉末的化学成分(重量%)
铝平衡
镁0.89
硅0.65
铜0.25
铁0.25
铬0.07
锰0.03
钛0.02
过度冷焊,氩用于防止氧化在水平测量伊利诺伊州仪器模型2550氧气分析仪机械合金化粉末的控制在低于10ppm被脱气温度在300-500范围内
,少量的粉末(约1-2克)收集的显微观察显示物的粒径和硬度.粒径分布确定使用Quantimet520图像analyzer.The合金粉末颗粒冷安装在树脂中,然后经过精心打磨的微观结构观测vation和显微硬度测量的粉末面值ticles.The硬度测试上数字显微硬度计的15秒50克的负载
SiC颗粒颗粒的形貌和分布
成分分析,分析在JEOLJSM-T330
能量色散扫描电子显微镜(SEM)谱仪(EDS)和光学显微镜(OM)。
粉末的微观结构,蚀刻用0.5%高频约10秒,以揭示微观结构的水溶液。
3.结果和讨论
3.1.Morphologies的粒子和它们的大小的进化图1a-G显示获得的形貌6061Al和SiC颗粒和形貌的演变混合粉机械合金化.时间可以看6061Al
颗粒表现出一个球形的形状,具有广泛的规模分布,和大的小卫星颗粒
(图1a)。
SiC颗粒的尖角形状不规则(图1b)。
混合后,SiC颗粒被分散围绕6061Al颗粒(图1c)。
Fig.1d-G显示机械合金化SiC/6061Al复合材料的形貌。
可以看出,最初的球形6061Al粉末已成为更多的片状后,小6061Al颗粒也夷为平地,并连接到大颗粒,Fig.1g.TheSiC颗粒所示。
随着越来越多地嵌在胎体粉末观察表明,小颗粒Fig.2.颗粒(OM)的几个形态:
(一)收到6061Al粉末;
(二)混合后,机械合金化;(C)粒子覆膜后机械合金化材料加工技术170(D)碳化硅分布在基质。
与大颗粒相撞,然后冷焊接同时,组装粒子时被打破碰撞力足够大,超过了压缩粒子的强度,在Fig.1e所示。
3.2.微观结构演变
光学显微镜观察微观结构
获得在高倍率6061Al粉末透露一个细胞的微观结构,图2a,这是一种典型的铝的固体结构。
微观结构演变
机械合金化粉末颗粒-D图2b所示。
可以指出,微观结构的几种可
在机械合金化期间的复合粉末形成:
因为他们大多数6061Al颗粒变形
良好的延展性.6061Al颗粒扁平形状在不同程度的变形,导致在机械合金化,在图2b所示。
大多数SiC颗粒颗粒嵌入周围的表面
机械合金化后的6061Al颗粒层超过2小时,在图.2b.这是由于大尺寸差异。
矩阵粉和加固粉之间机械合金化由于期间可能会形成分层结6061Al颗粒较小的冷焊接与SiC颗粒
在机械合金化期间,在图2c所示。
碳化硅可以分散胎体粉末后,机械合金化了很长一段时间(5小时),机械合金化图2d所示。
但是,只有那些具有体积小,SiC颗粒颗粒部分嵌入到大的复合个体中。
粒子的大小,可以观察到这5小时后的MA,的SiC颗粒的粒径降低到5米和SiC颗粒已嵌入到基质颗粒表面。
由于粉末的粒度分布呈下降趋势。
机械合金化后,很显然,6061Al颗粒和SiC颗粒断裂.。
据图2b观察,碳化硅杆粒子嵌入在6061Al表面,矩阵上粒子可能会变形,并导致大的压力。
面对机械合金化,表面继续碳化硅可能断裂,新的表面暴露.这个过程会发生重复。
.因此,粒子会变得越来越小,而与此同时,一些颗粒会组装成一个大的一个(图2c).因为SiC颗粒粒子具有体积小,轻易嵌入矩阵,因此,SiC颗粒的压裂促进植入.尽管并不是所有的SiC颗粒颗粒都在嵌入矩阵,最大的粒子不到5米。
图3显示了扫描电镜和色散的OM显微
碳化硅在不同的时间后,机械合金化6061Al矩阵。
可以看出,加固SiC颗粒分散。
SiC颗粒机械合金化时间均匀增加。
SiC颗粒分布在矩阵:
(一)机械合金化2小时(SEM);
(二)机械合金化5小时(SEM),(三)机械合金化2小时(OM)(400×);(四)机械合金化5小时(OM)(1000×)。
.机械合金化颗粒的硬度和非机械合金化粒子的跟踪。
观察,图3a和c的结果,从大尺寸6061Al粉末颗粒和SiC颗粒和区别短的时间内与机械合金化2小时,分布机械合金化.相比之下,矩阵SiC颗粒更均匀,机械合金化5h后,如下所示。
图3b和d.这些结果证明,使用机械合金化技术生产的MMC粉生产同质加固的粒度分布,不能实现只使用一个混合的过程。
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3.3性能演变
图4显示了机械合金化。
硬度
在左边的变形的粒子是清楚柔和(HV75粒子相比
在机械合金化过程(HV96)变形。
因此,增加硬度会降低可压缩的能量.正如图5所示,很明显,压缩亲密度从SiC/6061Al诱导后,机械合金化低于那些没有机械合金化。
3.4.X-射线衍射图
图6显示差异在Al(220)X射线衍射,TION(XRD)峰和Al(31)的高峰期为收到6061Al和SiC颗粒粉混合后机械合金化
h.Pattern14400转获得6061Al,模式2.前机械合金化后的粉末的压缩性比较机械合金化。
机械合金化复合粉末.比较1和2,X射线衍射图谱的一般趋势显示下降后
马峰强度和半峰宽度增加的衍射峰,表明在结晶的变化.衍射峰也有小排量。
2θangle转向高角峰(2θ)为Al从低附加值向高附加值的指示应变的存在在机械合金化矩阵粉冷。
也注意到,(311)峰和(220)6061Al高峰作为混合粉是解决intoλK1andλK2机械合金化,两峰不再得到解决,这表明扩大的主峰,因为应力和晶粒尺寸的减少造成机械合金化.显示的脱气处理后机械合金化.它的结果是注意到,theλK1andλK2峰重新出现,这表明压力减少,晶粒尺寸增加造成的回收和再结晶过程中脱气。
机械合金化处理后的粉末3.5.重量变化粉末的重量变化实验进行调查在机械合金化热吸收气体和水分INGH2和暴露在空气中(图7)中减肥。
SiC/6061Al粉加热后的2%,在300C为1小时;.X-射线diffaction(220)和(311)6061Al:
(1)收到的粉末;
(2)MA粉末;(3)脱气粉末后MA.N.Zhao等。
(一)粉末后体重脱气处理后重量变化。
脱气在300摄氏度
(二)暴露在空气中后脱气粉末重量24小时。
重量增加只有约0.2%。
根据结果,粉末吸附约2%的气体,其中包括氩气,氧气,水,氮气,在机械合金化过程.氧气将最有可能被合并为氧化铝而不是可拆卸脱气t二氧化碳也可能使用乙醇分解作为过程控制.EDS的分析表明一些
从铣削媒体铁粉末的混染,这些污染物会影响完整性字体脱落。
分析机械合金化粉。
根据上述实验,机械合金化处理可能有优势,以达到均匀复合
分布钢筋,但缺点是显而易见的。
要提高机械合金化处理,脱气处理受聘后,机械合金化,这可能会导致高品质这种脱气处理效果影响已发表在文献[13,14]。
4.结论
SiC颗粒增强6061Al基复合材料合成了P/M技术。
本次调查表明:
1.相对均匀分布的SiC颗粒增强。
MENT矩阵中可以得到由机械合金技术时,转速400转5小时
2.MA处理会带来一些弊端,如冷加工结构,从而降低可压缩性粉末;粉与气体的污染元素铁,可能这将影响到碳烧结的完整性。
机械合金化处理后的H2脱气处理可以提高复合材料的性能。
样品制备和测量其属性。
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