基于鋁基碳化硅材料壓力浸漬過程中的鋁液流動性研究

鄧 星，楊爾衛，高永昌

(1.中國航天科工集團7801研究所，湖南長沙 410205)(2.西安交通大學機械制造系統工程國家重點實驗室，陜西西安 710049)

鋁基碳化硅作為性能優越的金屬基復合材料在航空航天領域有廣泛應用［1－3］。壓力浸漬作為其制造的關鍵工藝，其基本原理是在外力作用下將熔融鋁液壓入到多孔質碳化硅骨架內部［4］。浸漬不充分是造成復合材料缺陷的主要原因之一，主要表現在材料的強度和熱傳導系數不能滿足實際的使用需求。就浸漬工藝而言，鋁合金熔液的溫度越高，流動性越好，越容易填充至多孔質碳化硅骨架內;碳化硅基材預熱溫度越高，鋁合金熔液不會在填充過程中迅速冷卻凝固，因此浸漬越充分。但是鋁合金熔液和碳化硅骨架的溫度又不能過高，因為在壓力浸漬過程中，鋁合金熔液與碳化硅接觸的界面容易形成鋁對硅的溶解，在后期的冷卻過程中鋁合金溶液中溶解的硅更容易沿原始硅顆粒邊緣析出，對復合材料的微觀組織帶來不利的影響，微觀性能不容易控制［5］。

為了保證浸漬的充分性，提高鋁液的流動性能，并有效避免由于溫度過高帶來的微觀組織不可控，本文采用有限元數值模擬技術，其能比較準確地預測鋁合金溶液的流動特性，為壓力浸漬工藝的可靠性奠定重要的基礎，從而有效避免復合材料由于浸漬工藝帶來的缺陷，提高了生產效率。

1 鋁液流動性分析

鋁液的流動性分析綜合了鋁液的注入和……