原标题:6061Al/Al2O金属基复合材料的组织和性能
点击上面的 蓝字关注我们
6061Al/Al 2O 金属基复合材料的组织和性能
1、2、张玉贤 1、魏小华 1、刘文军 1
01
摘 要
以6061Al液体冶金的搅拌铸造技术和挤压法作为基质材料制备Al2 O3 颗粒增强的金属基复合材料,6061Al添加3种质量分数为5%、10%和15%Al2 O3 以6061改进为研究对象Al/Al2 O3 复合材料的力学性能。SEM分析表明,Al2 O3 颗粒在6061Al金属基体分布均匀;由X根据射线衍射试验结果,复合材料中只有6061Al和Al2 O3 不影响结晶和6061Al组织结构类型。试验结果表明,随之而来Al2 O3 增加量增加到15%,6061Al/Al2 O3 复合材料的硬度和抗拉强度大大提高,但伸长率略有下降。由于材料孔隙率和密度的提高,材料的硬度略有下降;分析磨损量和Al2 O结果显示,商用6061Al磨损率最大,6061Al/Al2 O由于6061,3 (15%)复合材料磨损最小,磨损率最低Al中加入Al2 O3 颗粒,Al2 O3 颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用,有效提高基体的耐磨性。深入探讨Al2 O3 颗粒增强的金属基复合材料发现颗粒增强体为细粉(一般在20 μm在金属基中加入以提高硬度、强度和耐磨性;但是,Al2 O3 当添加量越来越大时,6061Al该系列材料的硬度、强度和耐磨性将产生负面影响。
02
关 键 词
6061铝合金; 金属基复合材料; 机械性能; 氧化铝颗粒; 微观结构;
03
引 言
当今制造业对提高机械性能的合金材料的需求量很大,铝合金材料由于强度高、重量轻,在材料选择中起着至关重要的作用。生产先进铝合金的新兴技术包括快速凝固、机械合金化和金属基复合材料。使用材料复合技术可以使用5%~30%硬质陶瓷相(如SiC或 Al2 O3 )添加到可延展的轻质铝合金基体中,得到的很多复合材料比常规铝合金更坚硬,比陶瓷更坚韧,且更易延展。铝基合金及其微/纳米颗粒增强的金属基复合材料(MMCs)由于强度高,重量轻,应用于许多领域。在过去的几年里,由于纳米粒子的增强,MMCs机械性能显著提高,因此其性能一直备受关注。如文献所述,就相应的抗拉强度而言,Al-MMCs中1%的Si3N4(10 nm)增强体相当于Al-MMCs中15%的SiC(3.5 μm) 增强体。另外,通过Al在356合金中加入1%(质量分数)SiC在保持其高延展性的同时,纳米颗粒可以将抗拉强度和屈服强度提高近100%。纳米颗粒增强MMCs促进该领域的进一步研究。MMCs添加纳米颗粒以提高物理、力学和热性能并非没有条件。实现纳米颗粒与基体材料之间的相互作用非常重要,特别是在变形过程中,在金属基体中添加纳米颗粒会在基体中引入缺陷,并可能在外部载荷的裂纹中形成核或扩展部位。此外,加载过程中,纳米颗粒/基体界面可能会形成孔隙,从而掩盖纳米颗粒的细化和强化优势。因此,应用该复合技术获得的具体性能将取决于基体合金和陶瓷相的选择、添加陶瓷相的形式和比例以及生产复合材料的工艺路线的选择。铝复合材料具有较高的硬度、刚度和耐磨性,但这些改进是以降低延展性、降低延展性、降低可加工性和增加成本为代价的。虽然这些复合材料的某些性能有明确的定义,但也有其他不完全表现的重要特性。综上所述,由于一系列复合材料的性能和形状,由于其他条件的选择。本文重点探索 Al2 O3 颗粒对6061Al微组织结构和复合材料机械性能的影响。
04
选择 图表
05
结 论
(1)通过熔融搅拌成功制备5%、10%和15% Al2 O3 颗粒复合材料。
(2)通过SEM分析, Al2 O3 颗粒在6061Al合金基体分布均匀;通过XRD分析,推断6061Al添加 Al2 O3 之后,复合材料中只有6061Al和 Al2 O3 不影响结晶和6061Al组织结构形态
(3)6061Al/ Al2 O3 金属基复合材料的硬度和抗拉强度Al2 O随着商业6061的增加,3 的增加呈上升趋势Al相比,6061Al/ Al2 O3 金属基复合材料的伸长率略有下降,表明材料的塑性下降,并增强 Al2 O3 质量分数增加减少。但是,增加 Al2 O3 颗粒后会出现团聚等现象,导致材料孔隙率增加,密度降低,颗粒对材料性能的削弱逐渐增加。当高于颗粒对材料的增强时,硬度和抗拉强度开始随着颗粒含量的增加而降低。
(4)商用6061在恒定载荷和相同转速下Al合金磨损率较高,在增强体 Al2 O6061Al/ Al2 O3 金属基复合材料的磨损率显著降低。Al2 O3 颗粒坚硬,承受摩擦,可减少磨粒对基体的犁作用,减少复合材料的磨损,即颗粒的增加可有效提高基体的耐磨性。然而, Al2 O当材料基体向 增加3 颗粒时Al2 O当3 颗粒不能约束时,在压力和剪切力的相互作用下,很容易导致表面剥落和滚珠效应,从而显著增加材料的磨损,影响复合材料的耐磨性。
06
用这篇文章引
毛建辉, 张玉贤, 魏小华, 刘文军. 6061Al/Al2 O3 金属基复合材料的组织和性能[J]. 中国冶金, 2022, 32(3).
MAO Jian-hui, ZHANG Yu-xian, WEI Xiao-hua, LIU Wen-jun. Microstructure and properties of 6061Al/Al2 O3 metal matrix composite materials[J]. China Metallurgy, 2022, 32(3): 43-48.
查看原始链接
下载PDF全文阅读文件
来源:2022年第三期《中国冶金》
点击阅读更多精彩内容
2022年连铸智能技术与装备专刊征稿通知
2018-2020年钢铁好文
2018-2020年好文
Q1区!入选钢铁!
《钢铁》《中国冶金》文章入选5000-中国精品科技期刊顶尖学术论文 (F5000) 返回搜狐查看更多信息
责任编辑: