粉煤灰泡沫陶瓷铝基复合材料凝固组织的研究.pdf

《热加工工艺》 2013 年 6 月 第 42 卷 第 12 期 泡沫陶瓷增强铝基复合材料为双连续相复合 材料 [1]，增强相和基体在三维空间呈网络状连续分 布，具有和传统孤立相增强完全不同的拓扑结构 [2]。 这种结构具有优异的基体、 良好的导热性、 抗蠕变 性、耐磨性和低的热膨胀系数等。 因此， 双连续相 复合材料的制备工艺引起广泛兴趣， 成为国内外研 究的热点，如周伟 [3]研究的网络陶瓷增强铝基复合 材料的制备工艺；赵志龙等[4-6]对网络 SiC 增强铝基 复合材料系统的研究；国外 Akpinar 等[7]对 SiC 增强 铝基复合材料的研究。 基于充填泡沫陶瓷间隙及液 态铝合金粘度大、 与陶瓷材料不润湿 [8-10]的考虑， 本 文采用压铸工艺来制备泡沫陶瓷增强相铝基复合材 料 ， 所 用 的 基 体 材 料 为 Al-Si 共 晶 铝 硅 合 金 和 Al-23Si 过共晶铝硅合金，通过对比两种复合材料的 凝固组织，研究了该复合材料的凝固特点。 1 实验材料与方法 泡沫陶瓷增强铝基复合材料由增强体和基体两 部分组成，增强体为粉煤灰泡沫陶瓷[11]骨架，基体材 料分别为 Al-Si 合金和 Al-23Si 合金。 实验时，首先 将基体材料在电阻炉中熔炼、并除杂；然后，将泡沫 陶瓷在 720～780℃ 预热 30min ， 达到预热时间后， 将泡沫陶瓷放入预热温度为 300～400℃ 的模具中； 最后， 将 760～780℃ 的铝合金熔体浇入模具中，并 迅速加压，保压 30s ，冷凝后脱模取件。 在铸件的底 部截取 10mm ， 然后经机械打磨和抛光制得金相试 样， 在 OLYMPUSBX51 光学金相显微镜下观察金 相组织。 2 实验结果与讨论 2.1 浇注温度对晶粒生长及形态的影响 粉煤灰泡沫陶瓷铝基复合材料凝固组织的研究 闫 洪 , 谌 伟 , 吕新雨 , 艾凡荣 ( 南昌大学 机电工程学院 材料加工工程系 , 江西 南昌 330031) 摘 要：以粉煤灰泡沫陶瓷为增强体，基体材料为 Al-Si 共晶铝硅合金和 Al-23Si 过共晶铝硅合金 , 采用压铸工艺制 备了泡沫陶瓷铝基复合材料。通过光学金相分析，研究了不同浇注温度下，复合材料的界面结合以及泡沫陶瓷骨架对材 料凝固组织的影响。结果表明：随着浇注温度的升高，铝合金的充型能力提高，但晶粒尺寸也会增加；共晶铝硅合金与过 共晶铝硅合金均能制备出界面结合良好的复合材料；泡沫陶瓷骨架对两种基体合金凝固时均有形核基底的作用。 关键词：挤压铸造； 浇注温度； 界面结合； Al-23Si ； 陶瓷骨架 中图分类号： TG148 文献标识码： A 文章编号： 1001-3814(2013)12-0119-04 Solidification Structure of Fly Ash Foam Ceramic-aluminum Matrix Composite YAN Hong, CHEN Wei, LYU Xinyu, AI Fanrong (Department of Materials Processing Engineering, School of Mechanical and Electrical Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China) Abstract ： The foam ceramic-aluminum matrix composite was fabricated by squeeze casting process, Al-Si and Al-23Si alloys were used as matrix. By optical metallographic, the influences of interface bonding of the composite and foam ceramic structure on the solidification were studied under different pouring temperatures. The results show that, as the pouring temperature increasing, the filling capacity of the aluminum alloy gets better with grain size growing up. Both eutectic and hypereutectic aluminum alloy can manufacture the composite with superior interface bonding. Foam cera