攪拌摩擦加工提升SiC增強鋁基復合材料性能研究

夏少華 譚 東 付康習 張士琦 陸 榮

(中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司 江蘇 常州 213011)

SiC顆粒增強鋁基復合材料具有密度低、比剛度高、導熱性好、熱容量高、耐磨性及耐熱性好等一系列優(yōu)點，在軌道交通的制動及電子封裝領域具有廣闊的應用前景[1-3]。目前，制備SiC顆粒增強鋁基復合材料的方法主要有粉末冶金法[4]、壓力浸滲法[5]、攪拌鑄造法[6]、超聲波法[7]及攪拌摩擦法[8-10]等。攪拌摩擦加工(FSP)是近年來在攪拌摩擦焊接(FSW)基礎上發(fā)展而來的固相技工技術，F(xiàn)SP集材料塑性加工、熱處理、復合制備于一體，具有流程短、效能高及適用范圍廣等特點[11-14]。

目前FSP已應用在金屬基復合材料制備等方面，增強相的主要加入方式有：(1)在基板上打孔或者開槽；(2)在基板表面通過噴涂的方式預制備復合材料層。Soleymani等[8]將MoS2和SiC粉末通過打孔的方式添加到鋁基體中，采用FSP制備的MoS2和SiC混雜增強鋁基復合材料，與母材相比具有良好的耐磨性能。Devaraju等[9]也通過開槽的方式，采用FSP制備了SiC+石墨和SiC+Al2O3增強鋁基復合材料，磨損性能得到了顯著提高。Hodder等[10]將Al2O3和Al的混合粉末通過冷噴涂于鋁合金基板上，然后經(jīng)過FSP制備了Al2O3增強鋁基復合材料，與母材相比，材料的硬度明顯提高。但是通過開槽和噴涂的方式添加增強相很難控制增強相的含量，同時在增強相含量較高時，F(xiàn)SP易在基體中引起“團聚”，造成顆粒分布不均勻[15]。目前很少有研究將上述兩種方法結合起來制備高性能的SiC顆粒增強鋁基復合材料。因此本研究先采用攪拌鑄造技術制備了SiC顆粒增強鋁基復合材料，再對其進行FSP加工，并對經(jīng)上述工藝處理的SiC顆粒增強鋁基復合材料微觀結構、力學性能和摩擦磨損性能進行了研究。……