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增强颗粒尺寸对B4C/Al-Zn-Mg-Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

1073 编辑：中冶有色网来源：谢东航,潘冉,朱士泽,王东,刘振宇,昝宇宁,肖伯律,马宗义

2024-04-19 13:56:18

以铝及其合金为基体、以高性能陶瓷颗粒为增强相的颗粒增强铝基复合材料，具有高比强度、高比模量、低热膨胀、耐疲劳、耐磨损等性能优势，在航空航天、国防、交通运输等领域的应用有不可替代的优势[1,2] 当前比较成熟的铝基复合材料多以Al-Cu-Mg和Al-Mg-Si系合金为基体[3,4]，其强度较低 Al-Zn-Mg-Cu系合金是铝合金中室温强度最高的体系[5,6]，以其作为复合材料基体有望使复合材料的强度更高在陶瓷颗粒中SiC颗粒具有优异的力学性能、稳定的化学性质和较低的成本，是铝基复合材料常用的增强相因此，碳化硅增强铝基复合材料(SiC/Al)成为承载结构中应用最广的一类铝基复合材料但是，以Al-Zn-Mg-Cu合金为基体的复合材料其SiC颗粒的强化效果并不理想，且其强塑性匹配较差 Ravi等[7]用搅拌铸造法制备的SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料，与基体合金相比强度下降约20% Kulkarni等[8]用挤压铸造法制备的SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料，强度与基体合金基本持平 Manoharan等[9]和Ma等[10]发现，用粉末冶金法制备的SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料强度比基体合金分别下降9%和6% 在SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料中，除了增强相的强化作用，基体合金对材料的强度也有较大的贡献 Al-Zn-Mg-Cu合金的主要强化相为细小且分布均匀的亚稳相，如η'相、GP区等，这些亚稳相对合金元素的含量十分敏感在制备SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料的过程中，铝基体中的Mg元素与SiC颗粒表面的SiO2、游离Si等杂质反应，使基体合金中Mg元素消耗和偏聚，影响铝基复合材料基体的时效行为，使增强相颗粒的强化效果不显著[11] 为此，必须寻找与Al-Zn-Mg-Cu基体界面不发生严重反应的增强颗粒有研究[12]表明，酸洗的B4C颗粒与熔融2014Al之间没有界面反应 Esther等[13]用搅拌铸造法制备亚微米以及纳米B4C增强2124Al时，也得到类似的结论 Li等[14]用粉末冶金法制备B4C/6061Al复合材料时发现，B4C颗粒在热压温度低于600℃时反应并不明显，反应产物更倾向存在于基体合金中 Gao等[15]采用粉末冶金法制备B4C/6061Al复合材料也得到类似的结论，只有热压温度达到600℃时B4C与铝基

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