基体合金对连续SiC_f/Al复合材料界面及拉伸强度的影响  被引量:7

Effect of matrix alloy on interface and tensile strength of continuous SiC_f/Al composite

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作  者:聂明明[1] 徐志锋[1] 徐燕杰[1] 余欢[1] 王振军[1] 

机构地区:[1]南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室,南昌330063

出  处:《中国有色金属学报》2016年第3期593-601,共9页The Chinese Journal of Nonferrous Metals

基  金:国家自然科学基金资助项目(51365043);江西省自然科学基金资助项目(20151BAB206039);轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室和航空材料热加工技术航空科技重点实验室联合资助项目(GF201101004)~~

摘  要:分别以ZL102、ZL114A、ZL205A及ZL301这4种合金为基体,以Si C纤维为增强体,采用真空气压浸渗法制备SiC_f体积分数为40%的连续SiC_f/Al复合材料。采用TEM和SEM对不同基体合金的SiC_f/Al复合材料界面及断口形貌进行观察,并测试其拉伸强度。结果表明:不同基体合金的连续SiC_f/Al复合材料界面形貌存在明显差异,其力学性能及断口形貌亦存在较大的差异。其中,SiC_f/ZL102复合材料的界面存在细小的针状Al_4C_3相,无明显界面层,呈弱界面结合,平均拉伸强度为615.7 MPa,断口纤维拔出现象明显;SiC_f/ZL205A复合材料的界面存在块状的Al_4C_3相及CuAl_2相,呈强界面结合,平均拉伸强度为385.1 MPa,断口平齐;SiC_f/ZL114A复合材料的界面结合较SiC_f/ZL102复合材料的强,平均拉伸强度为475.9 MPa;SiC_f/ZL301复合材料的界面存在棒状Al_4C_3相,大量Mg元素的富集降低界面反应,界面结合强度适中,平均拉伸强度为769.3 MPa,断口出现韧窝,基体改变裂纹横向传播的方向。By using four different matrix alloys,such as ZL102,ZL114 A,ZL205 A and ZL301,as substrate,SiC_f/Al composite with volume fraction of 40% SiC_f were prepared by vacuum pressure impregnation.The interface characteristics and fracture morphology of SiC_f/Al composite were observed by TEM and SEM,and the tensile strength was tested.The results show that,the interfaces of continuous SiC_f/Al composite of different matrix alloys exist significant differences in their interface morphology,mechanical properties and fracture morphology.Among them,the SiC_f/ZL102 composite with tiny needle Al_4C_3 at the interface and without obvious interface layer,the interfacial bonding is weak,with average tensile strength of 615.7 MPa and obvious fracture fiber pull phenomenon.A large bulk of CuAl_2 and Al_4C_3 phase exist at the interface of the SiC_f/ZL205 A composite,the interfacial bonding is strong,with average tensile strength of 385.1 MPa,and flush fracture.The interface of SiC_f/ZL114 A composite is slightly stronger than that of SiC_f/ZL102 composite material,the average tensile strength is 475.9 MPa.The rod-like Al_4C_3 phase exists at the interface to SiC_f/ZL301 composite,a large number of Mg element enrichment reduces the interfacial reaction,the average tensile strength is 769.3 MPa,the fracture exists dimple,the matrix changes the direction of horizontal crack.

关 键 词:基体合金 SiCf/Al复合材料 拉伸强度 界面 真空气压浸渗 

分 类 号:TB33[一般工业技术—材料科学与工程]

 

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