SiCp粒径级配对55%SiCp/6061Al复合材料组织和性能的影响

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.06.006

摘要/Abstract

摘要：

采用真空热压法制备了55%SiCp/6061Al（55%为体积分数）复合材料，研究SiCp粒径级配对复合材料SiCp分布均匀度、致密度和抗弯强度的影响.研究结果表明：粒径级配复合材料组织致密、SiCp分布均匀且SiCp与6061Al合金基体界面结合强度高.双粒径（60+25） μm、质量比4∶1复合材料热处理后抗弯强度由395 MPa提高为548 MPa；三粒径级配为（120+60+25） μm、质量比为1∶1∶1的复合材料热处理前抗弯强度最高，为397 MPa；双粒径级配（106+25） μm、质量比4∶1的复合材料致密度>99.0%、均匀度>90.00%、热处理后抗弯强度>400MPa，具有优异的综合性能.

关键词: 55%SiCp/6061Al复合材料, 真空热压, 粒径级配, 均匀度, 致密度, 抗弯强度

Abstract:

55%SiCp/6061Al （55% is volume fraction） composites were prepared using the vacuum hot pressing method. The effects of SiCp particle size on distribution uniformity，density and bending strength of the composites were investigated. The results showed that composites with particle size grading have a dense microstructure，uniform SiCp distribution and high interfacial bonding strength between SiCp and the 6061Al alloy matrix. The bending strength of （60+25） μm composite with a mass ratio of 4∶1 raises from 395 MPa to 548 MPa. The bending strength of （120+60+25） μm composite with a mass ratio of 1∶1∶1 is the highest，reaching 397 MPa. The double grain size grading （106+25） μm composite with a mass ratio 4∶1 exhibits excellent comprehensive properties，with density>99.00%，uniformity>90.00% and bending strength>400 MPa after heat treatment.

Key words: 55%SiCp/6061Al composite, vacuum hot pressing, grain size grading, uniformity, density, bending strength

中图分类号:

TB 333

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图/表 8

表1 6061Al主要化学成分（质量分数） (%)

Table 1 The main chemical composition of 6061Al（mass fraction）

Mg	Si	Cu	Cr	Fe	Mn	Zn	Ti	Al
0.8~1.2	0.4~0.8	0.15~0.4	0.04~0.35	≤0.7	≤0.15	≤0.25	≤0.15	余量

表2 55%SiCp/6061Al复合材料SiCp粒径比及质量比

Table 2 SiCp particle size ratio and mass ratio of 55% SiCp / 6061Al composites

试样序号	粒径级配/μm	粒径比	质量比
1（双粒径）	（60+25）	2.4∶1	4∶1
2（双粒径）	(100+25）	4∶1	4∶1
3（三粒径）	(120+60+25）	4.8∶2.4∶1	1∶1∶1
4（三粒径）	（100+60+40）	2.5∶1.5∶1	3∶2∶1

图1 SiCp粒径组成与堆积密度的关系[14-16]（a）—双粒径；（b）—三粒径.

Fig.1 Relationship between bulk density and particle size composition of SiCp[14-16]

图2 55%SiCp/6061Al复合材料致密度

Fig.2 Density of 55%SiCp/6061Al composites

图3 粒径级配SiCp/6061Al复合材料微观组织（a）—（60+25） μm；（b）—（100+25） μm；（c）—（120+60+25） μm；（d）—（100+60+40） μm.

Fig.3 Microstructure of SiCp/6061Al composites with particle size grading

图4 SiCp在6061Al基体中分布均匀度

Fig.4 Distribution uniformity of SiCp in 6061Al matrix

图5 55%SiCp/6061Al复合材料抗弯强度

Fig.5 Bending strength of 55%SiCp/6061Al composites

图6 粒径级配55%SiCp/6061Al复合材料断口形貌（a）—（60+25） μm；（b）—（100+25） μm；（c）—（120+60+25） μm；（d）—（100+60+40） μm.

Fig.6 Fracture morphology of 55%SiCp/6061Al composites with particle size grading

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