粉末冶金制备颗粒增强5052铝基复合材料的压力加工工艺研究

!!"##$"!""#%&$’

!"#$

$#

4rtq- @Aop#"#!& ]^*+

,!"#||TZ[

ìí%"îïð!"ñòó!

,!"ôõö÷øÛùú|0Æ"ÛÛû#üôôõ$!%%&’&("ôõö÷øÛ+ýÛÆ|0Ûû"üôôõ$!%%&’-þ

i%l)*+ ,-(./@Anop5!0%0(&^q4rn 5*+"sO4rtqv- w@Aop& ]^*+"X

YZ[w z!678 , iãä"ÿ!!6µ¶·m4rA £EP78 "ø$XYMà ¼"Æ#±LM1{ !|T«·"JK{!LM1{ !f$%& æ’dp ,*+${ !()À6+Iab789">?@AB e"Ä*cd*+ef$

ç+,%]^*+&4rtq&@AB &!"#|&{ !

1-B./%C@---&CK5+LD-7!!!!!!!!!!!!!!k0Ü12%)!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!k34/%5//5;-B5L4+//.6/J;//J.;/-

’()*+,-./0112-34-*56(/)*2-3./,701101,8.4/(27)94(0:02-8,/70*#"#!;9

;99,+<4(/26=,>?,12(0<4*0@+.A<<0(B,*

9M7CNH5O3(P)Q3RHSE;*NSE+O3&,FA3TU;V’U0

2!"#$%&&’&()*$%+,-$,.*/’012+1--*+12/134-$%/1+$567+8/19+/&,&12:1+;-*5+,<67+8/1W"//LX6=%+1/&

>"#$%&&’&(4/,-*+/’5#$+-1$-/13012+1--*+1267+8/19+/&,&12:1+;-*5+,<67+8/1W"//LX6=%+1/3

;@1(/47(C&’*’YHS3YNZ[’\G3NS\3N*U?’SN31NZ<’YU*N<G3ZG’S]HZYG\3./.0)*3N**H^7?N<Z’_7YH?1H‘’<G7aN‘71ZG1NZG\7[^71Ha\GZ7?G<N**UZE’YN*7?G<IH\D7CIG7G]]GY<‘7H]71ZG‘‘7aHZb’SE7NS\7G_<ZU\’SE71NZN?G<GZ‘7HS7<’EI<SG‘‘O7\’‘<Z’[U<’HS7US’]HZ?’<^7H]7ZG’S]HZY’SE71NZ<’YU*N<G‘O7NS\7‘UZ]NYG7cUN*’<^7H]7G_<ZU\G\7YH?1H‘’<G7aGZG77‘<U\’G\D7CIG7ZG‘U*<‘7‘IHa7<IN<7<IG7ZG*N<’dG7\GS‘’<^7H]7YH*\;1ZG‘‘G\7YH?1NY<7aGZG7‘’ES’]’YNS<*^7’S]*UGSYG\7[^7<IG7‘*GS\GZSG‘‘7ZN<’H7H]7<IG7‘<HYb7[G]HZG7YH*\;1ZG‘‘’SEO7NS\7<IG7EZN’S;‘’eG7\’‘<Z’[U<’HS7H]7<IG7?N<GZ’N*‘71Ha\GZD7CIG7‘<ZGSE<I7H]7<IG7YH?1H‘’<G71ZG1NZG\7[^7‘’S<GZ’SE;’S;\’G71ZHYG‘‘7’‘7I’EIGZ7<INS7<IG7YH?1H‘’<G71ZG1NZG\7[^7YHSdGS<’HSN*7‘’S<GZ’SE71ZHYG‘‘D7CIG7‘’S<GZ’SE;’S;\’G71ZHYG‘‘7NS\7IH<7G_<ZU‘’HS7SH<7HS*^7ZG‘U*<G\7’S7\GS‘’]^’SE7G]]GY<7HS7<IG7G_<ZU\G\7YH?1H‘’<GO7[U<7N*‘H7Gd’\GS<7’?1ZHdG?GS<7H]7<IG7\’‘<Z’[U<’HS7US’]HZ?’<^7H]7<IG7ZG’S]HZY’SE71NZ<’YU*N<G‘D7777777!D0+E,/*1CYH?1H‘’<G&1Ha\GZ7?G<N**UZE^&1NZ<’YU*N<G7\’‘<Z’[U<’HS&1ZG‘‘7aHZb’SE&IH<7G_<ZU‘’HS

!"#$%&’()*+,-./0123456+789!:;<=!>?@ABC!D*EDFGHIJKLM,NO"PQRS$TUVIWXYZ["P\>?]^*+,_‘"IabcdQefgBhi!"#$%#jkl&’(m)*+,-@Anop5"l./.0&)q4rn’5*+"sO4rtquv-.w&’(12./.0)*m)*0,-132./.+)*]^*+"XYZ[wxyz!m{!|T}0m~ P!678 !@AB e !D* _‘ , $

&’(|¨©+4r ª¦>§D)*0,-q«©+4r"&’(1 )*0,-1,¬­A B®n.7!?

"/7"?"¯° nx±²³´°"µ¶·""$¸¹º»¼½¾¿"XY1 ÀO’@(4$

Á%

4r4/

^q9#"#!&^q4rA £E

Í A

GH8 .2EY?;-

A £E8_‘B Of6

g+//#

h-//i.WD5WD/

j-//#hL//i+5D-.XD.

kL//#h.//i+5DJ--D.

2$?.WD.L-D.

)@5DX/5D5B

%XY *+

4rtqv-.@Aop./.+& ]^*+,’j|T}0 %4567 +! 4! !!z!!LM!{ !& 8+63 +! 4! !!z!!JK{!LM!{ !$ i . + !J !#{ 9:;5//D f!" Y 8 d ! 5//3<6$sO 53  ¡¢A £E,./.+&^q4rNn]^*+, 5*+$op5@A¤O¥¦=§D

5678%+//.;/-;5B

N9:;%ìí!"#$%&’(<(=>?@A(BCD&EF%%)#&*)++*$,"&

78  ÃÄ)A@-B./;B-*1’78LMqÅ*+ÆÇ_^q8 ÂÈuv("OÉÊv%CA-0B@BËÌÍÎÂÈ"ÌÍÉÊÏ /D57?E$q«£ÐÑÒmÓÔÕ-%FGH1IH<;+5DÖ×ØÙÚÎIW$*+"Ûef %9:;J/ f*+ Y ÎIW"sO#JÜÝ.Þ ß" Màá-S ß,Í â$

!z!678 , ãä

z!6+,78 Æ#å/0+ !6+µ¶·m4re_ æç"%!-uènéèê"#å/0m !6+µ¶·,ë-gBÊi!.%$

-&./01%234/56./01789437:;37<=

!&%#å/0ë-

..!"#$%&’&()

!!""!#$%&’#()*&!+,’-*++,$%-.

/9<:&9=: !ª«þ%#ÎBá.>P^.#$6WÑLþx!P^.56BíîJWLP ! &/ ! @Bÿ;’Î*()O >* #¶û!á.>P^.#$6WÑ ÒÓP^.56_‘bc*£+,’Î*(B¥wCD!1+-.ξ¿½!v6WÑÖÙ!P^.56_‘Öbc!ÿ;/ÎB^W£¬*Öf#§6WÑxB7#%&¶Â·YþfB¸3ZÎ3õ W!++,/Î*(CP^.56_‘a­)Oa-#

&*

#$TU

!"#$%&’()*!+,-./0!#$1234!567’89":;<=>?@ABCDE1!04!#$,FG13HIJKL=>89A!MN3H3AOPQ!RS3ATUBVW!XY13Z[\]3^_‘abc!1de3H4!3Z1fWgehijklB3Am!nohFpqrB3Astuv]B\wxYy!04Kz{|,}~{|LE13A !X3Z[{_B JWa0#

! !#.13H4!N3ABP !3Z Wij’ B ! " #$56 >| " B ) $ "" 3 !3Z W a $ """ 3A I @AX#$56 ¡ ¢!| £ ¢¤¥¦§B # ¨#O©!ª«¬*­®! ""¯¯a°k!13H4!±²³_ 3H£f3H´|!µ¶·Y B¸3Z#$%# ¹!º»¼³ ½_ ¾¿ÀÁ¸3%Â&’’()*+,-.B ÃÄÅ 3Æ/’’()*ÇÈÉ/(,-.!&ÇÊËÂ&’’()*+,-.B ÃÄÅ 3Æ01’()*ÇÈÉ2(,-.ÇÂ&$()*+,-.BÌÃÄÅÀÁÌÃ#*-*Í3ZÎÏÐÑBÒÓ

3 ¼§a0ÏÐsB4-56+$’$378Í3ZÎÔ¸3ÇHYB¸3Z W9!":BÕ #Í3ZÎÏÐs#+!Öx!3Z[{_ W Öx&

#$6WôS #$0¸3ZÎ*úBÒÓ

VW W+C)D,>/

ñ# W

)+CD,>/

ñ#Ñ

3Z W W

)’E(+CD,>/

4-56ëì

9@A8B:’2&’&23’’2&’&23’

7

3FG13FH&3FHI3FHG3FH13FG13FH&3FH/3FHG3FH1

&F0’&FH/&F20&F33’F00&F&1&F’2’F01’F1?’FH&

&F?&FG&FH3F/3F13F/3FG3F1/F//F0

3F213FG’3FG/3FG/3FG?3F2G3FG’3FG33FG’3FG3

0GF30GF10GF?02F?0?FH02F?0GF302F10?F/0?F’

;

&/

#$TU

á.0P^.#$6WÑ *+123456#78,+,*93

ÿ;/ÎA1*(BÒÓ

á.>P^.#$6WÑ

!%+JK<3’I3I&

!’F3+JK<&33&32

"29E:G0

7;&&F21FH

&(((3Z W,S¢3ABùR S

Ö !×Øb WÖÙ#P^.56.Ú_Û$P !3Z JW½m!ÜÝjÞ¶Âßà áºha¶ ¢Boâ*ãä6å æÇ!3ZçèB8é ê!0456ëìf4!íî > Åïf!ç誹=>Bðñ£ò P !ó 3Z W½m#

*-/#Î6WôS£á.0P^.#$6WÑBÒÓ

õö÷øB’ù#$£¸3ZÎ*úûü3#¶ýi!Øb6Wþx!6WôSþ ÿ!B7#!"ñ# W&¸3ZÎ3õ W£ W$f«;##+

I(((á.>P^.#$6WÑ 3’LA8E4-56+2’2378((((((((((ÿ;/ÎK4-56P^._‘BÒÓ

ª¹¶û!56íîJW ÒÓÿ;/Î*(B¥wCD! 234¥íîjÞB >!156á.#Î4@789:; %’&(<ì5³=’þÙØb6ÐB#$!ÂïfP^.56_‘bcJW$’3(1á.#ÎØb6WþÙBá>h!<ìX#Î6WôSÿ! !Âïf¸3ZÎ W#

/?@3

?@3BAB ÀBCïfDEZ.B W!QFGH!IJP^.56B_‘# ?9<:&9=: !ª«á.#$BKLtx«P^.56BKL!DE

3(((Í3ZÎÏÐÑ04-56P^.56

Z.KB4-566åí#6åM !XDE.^WNO! P’Q*$?@3Ç4-5656B_‘Ñ

!热加工工艺"!""#年第$期

工艺技术

$0

烧结态显著改善!有助于提高材料强度和延性"

表!给出了烧结态和热挤压后"#$%&’()*+,和+,-*./%-0-)()*+,复合材料的实测密度和致密度!可以看到两种复合材料的烧结态密度均达到理论密度的1)2

表@所示"实验结果显示!模内热压烧结A热挤压制备的@(@*铝基体合金的强度与常规烧结B热挤压制备所得材料强度相当!但塑性仅为后者的一半左右!而模内热压烧结C热挤压制备的*D>?,2"#3%;@(@*+,复合材料表现出比常规烧结E热挤压制备的同种材料更高的抗拉强度#稍高的屈服强度和稍低的伸长率!而复合材料的弹性模量则仅与增强体体积分数有关!基本不受热压工艺影响"这说明采取模内热压F热挤压工艺!可以降低坯料成型压力!提高材料强度!但材料塑性一般较常规烧结G热挤压工艺制备的材料差!这个规律与文献H4I5J报道的结果基本一致"

表#

经不同烧结工艺后热挤压制得的&’()*#"#!+,

复合材料性能比较

图U999*D>?,2"#3%;@D@*+,复合材料在烧结态和热挤压

后增强体分布的对比

烧结工艺模内热压烧结常规烧结

烧结温度增强体含量

;h)7D5UD

W>?,2XDlDD*D

!!;_ij!!"#;_ijgO1*)gg7**/g

gg)g*OgDgg*)

")W2Xg/O*)1

";kijOggDO57gD5

以上!随着增强体颗粒体积分数的增加!材料致密度下降"由于"#3%粒子的尺寸相对较小!增强体体积分数相同时!"#3%&)()*+,的致密度小于+,*./%&)()*+,"

表%

增强体

复合材料的理论和实测密度与致密度

理论密度;b)c:P/

)实测密度;bc:P/烧结

热挤

实测致密度’2(烧结

热挤

体积分数

W2XD

)4D4)*DD)4D4)*D

"#3%W@d:X

*Q57

*QO4*QO/*QO5*QO7*Q57*QO)*Q74*Q77*Q1!

PPP*Q5)*Q5!*Q5)*Q5OPPP*Q51*Q5O*Q74*Q75

*Q5)*QOD*QO4*QO4*QO**Q5)*QO!*QO**Q7)*Q1D

PPP1OQ715QO15Q*1)Q7PPP17Q41)Q41OQO1OQ4

17Q111Q511Q*17Q!1OQ717Q111Q715Q717Q117Q!

!"#$%&’()!*+

模内热压制备的复合材料之所以有更高的抗拉强度#屈服强度和稍低的伸长率!主要是由于模内热压时对坯体有一定的除气效果!可以降低坯体内部气孔率!焊合内氧化通道!提高坯体致密度H4I/IKJ"此外加压烧结时!增强体颗粒和基体粉末颗粒在压力下发生协调运动!能更有效地分散丛聚粒子!改善颗粒分布!提高材料性能"而塑性降低的现象推测是由于烧结温度较低!合金成分及组织的不均匀性引起"应该看到!模内加压烧结虽然可以得到更好的增强体颗粒分布均匀性和更高的最终材料强度!但也有工艺复杂#设备占用率高#生产周期长#模具寿命较短的不利一面"

热挤压所得棒材的表面质量受挤压温度和挤压速度影响!挤压温度过高!表面会出现竹节状断裂!过低则导致棒材卡死#无法挤出"相同挤压温度下!挤压速度过高!也会使其表面出现拉伤和竹节状裂纹"如图)所示!在挤压比4564#挤压温度)7(8#挤压速度4(9::;:#<的$=%工艺下!可以得到最佳表面质量"

#结论

%模内热压烧结和常规烧结的比较

通过实验比较了模内热压烧结和常规烧结后热挤压所得*(>?,2"#3%;@(@*+,复合材料的力学性能!如

降低预压坯料长径比和选用粒度组成较复杂的粉料有利于提高颗粒增强@(@*铝基复合材料冷压坯料致密度"热挤压具有使材料致密化和改善增强体颗粒分布的作用!而热挤压型材的表面质量受挤压温度和挤压速度影响"与常规烧结F热挤压工艺相比!模内热压烧结F热挤压工艺可获得具有更高强度的复合材料!但存在工艺复杂!生产周期长!模具寿命较短的缺点"参考文献&

H4J99权高峰!罗兴宏!柴东朗!等L非连续体增强铝基复合材料热机械处

理工艺与性能研究HMJN材料工程!411!!’)(&OP4(Q

H*J--权高峰!柴东朗!宋余九!等R非连续体增强金属于基复合材料的

物理增强机制的研究HMJS西安交通大学学报!4TTU!*VW*X&U1P@UQ

图)999挤压型材表面质量

W+#=分别是在)7De以*D9::;:#<和4D9::;:#<的速度挤得*3是在5DDf以gD9::;:#<的速度挤得(

H/J--魏建峰!宋余九Y+,*./颗粒增强纯铝基复合材料二次加工变形性

能的研究HMJZ热加工工艺!411!’4(&4(P4/Q

HUJ--马宗义!姚忠凯["#3\-;K(K4+,的热挤压变形及对组织#性能影响

HMJ]兵器材料科学与工程!4TT(!’@(&*@P/(QH@J--黄培云^粉末冶金原理H_J‘北京&冶金工业出版社!4T会科学Q

4//P4/aQ

-责编*.娄鸿恩/

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ntkm.html