粉末冶金70％Si/Al复合材料的制备与组织形成机制

摘要：

采用可控性较好的粉末冶金工艺制备了组织细小均匀的70％(体积分数)Si/Al复合材料,研究了合金元素、粉末粒度和致密化烧结温度对硅颗粒分布、形态和尺寸的影响规律.结果表明,高体积分数(高体分)Si/Al的致密化和组织均匀性主要决定于初始粉末分散程度和高温致密化时的颗粒重排,制备温度和基体成分决定了液相含量和颗粒重排过程.硅颗粒的形态尺寸则决定于共晶析出过程.铝-硅粉末粒度比存在临界值,高于此值,难以获得均匀的微观组织.制备温度低于Al-Si共晶点时,尽管材料仍然致密,但液相含量较少,颗粒重排的贡献很小,复合材料中硅颗粒分布极不均匀.采用Al-11.2Si作为基体,复合材料中硅分布比较均匀,但由于高温制备中液相含量过多,颗粒合并长大并形成网络结构.采用Al-1.8Ni基体,复合材料的组织均匀、颗粒细小,形成的亚微米Al3Ni弥散相有效阻碍了硅互连和长大,效果显著.采用可处理强化的Al-Cu和Al-Cu-Mg基体,形成的Al2Cu和Al5Mg8Cu2Si6相有效抑制了共晶硅析出对硅颗粒合并长大的促进作用.除Al-Ni基材料之外的其他材料均形成了大尺寸AlFeSi脆性相,对组织控制没有积极作用.综合考虑基体成分和粉末冶金工艺,提出了高体分Si/Al复合材料完全致密化、以及组织细化和均匀化的关键控制因素和工艺措施.

关键词：粉末冶金、铝基复合材料、硅/铝、微观组织

所属期刊栏目：36

分类号：TG146.2(金属学与热处理)

资助基金：国家科技部国家重点基础研究发展计划973项目2012CB619606

在线出版日期：2013-01-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：876-883