B4C颗粒体积百分比和尺寸对其增强铝合金复合材料生产和组织性能的影响

B4C颗粒体积百分比和尺寸对其增强铝合金复合材料生产和组织性能的影响

刊名：Materials Science and Technology（英）

刊期：2013年第8期

作者：A.Canakci et al

编译：张英才

碳化硼-铝复合材料具有低密度和高韧性，在高耐磨性制动器等领域有广泛应用。采用搅拌铸造方法生产B4C颗粒增强铝合金复合材料（MMCs），并考察此种颗粒掺入铝合金过程中的润湿性问题，以及颗粒含量与尺寸对组织、密度、硬度的影响。

采用AA2024合金作为基体金属，增强材料B4C颗粒的平均尺寸为71μm（在53～90μm之间变化）和29μm（在16.5～49μm之间变化），密度为2.52g·cm-3。所有试样采用搅拌铸造技术制造。为了改善颗粒的润湿性能，采取预处理或添加镁作为活性剂（把合金中的Mg含量提高到2.0%）。增强颗粒的添加量（体积百分比）分别为3%、5%、7%和10%。试样经过显微组织观察并检测其布氏硬度，最后得到以下结果。

（1）使用氢氟酸与硫酸对颗粒进行预处理是改善其润湿性能的有效方法，通过参数的优化可以用搅拌铸造工艺成功生产出B4C颗粒增强AA2024合金复合材料。

（2）一般来说，较粗大的颗粒在基体中的分布比较均匀，而较细的颗粒容易聚团或分离。

（3）颗粒的体积百分比提高和尺寸减小会降低颗粒的获得率。

（4）复合材料的密度随体积百分比增加和颗粒尺寸减小而减小，但其孔隙率和硬度则随颗粒含量的增加和尺寸减小而增大。

（5）扫描电镜观察表明，在整个工艺过程中，颗粒与基体没有界面反应发生。