铝—碳化硅复合材料组织均匀性研究

• 作 者: 李澄宇
• 发表日期: 2014年01期
• 关键词: 复合材料 数值模拟 半固态 铸造

碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有导热性好、热膨胀系数低、比强度高等特点,在国民经济各领域具有广泛的应用。针对现有制备技术成本较高、工艺较复杂、组织均匀性较差等问题。本文开展了制备组织均匀铝-碳化硅复合材料的研究。利用数值模拟,利用自主研发的双向倾斜直叶片搅拌桨电磁机械复合装置进行了实验研究,制得碳化硅颗粒均匀分布的铝碳化硅半固态浆料,开展半固态浆料常规铸造及相关方面的研究工作,最终得到了组织均匀的碳化硅颗粒增强铝基复合材料。主要研究与成果如下：(1)采用数值模拟方法,研究叶片布置角度对碳化硅颗粒分布的影响。模拟研究表明,叶片径向夹角p影响着碳化硅在坩埚中径向上的分布,叶片轴向夹角γ影响着碳化硅在坩埚中轴向上的分布,证明了实验方案的可行性。(2)采用电磁机械复合技术,使用自行研制的双向倾斜直叶片搅拌桨制备碳化硅颗粒均匀分布的铝合金液,研究叶片布置角度对碳化硅颗粒分布的影响。实验研究发现,叶片径向夹角p影响着碳化硅在坩埚中径向上的分布,叶片轴向夹角Y影响着碳化硅在坩埚中轴向上的分布,建立了叶片角度与碳化硅颗粒含量的关系模型。(3)制取铝碳化硅半固态浆料,建立固相率与搅拌温度之间的关系模型。(4)进行铝碳化硅半固态浆料常规铸造,制备铝-碳化硅复合材料。建立固相率与铸锭中碳化硅颗粒的关系模型,确定实现碳化硅颗粒在铸锭中均匀分布的条件。