D0I:10.13374/i.i8sn1001-t53.2010.08.011 第32卷第9期 北京科技大学学报 Vol 32 No 9 2010年9月 Journal of Un iversity of Science and Technology Beijing Sp2010 高体积分数S℃pA复合材料杯形件高温反挤压成形 曾莉)任学平”卢尚文)崔岩) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室，北京100095 摘要将无压浸渗制备出的高体积分数SC印A愎合材料，通过高温反挤压方式成形杯形件·研究了在高温反挤压过程中 复合材料的流变规律，利用扫描电镜(SM)观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响，结果表明：在基体熔点以上，高 体积分数SCpA复合材料呈黏流体状态，颗粒与基体形成固液混合体；高体积分数SC即A1复合材料高温反挤压变形后， 基体仍保持连续，S汇颗粒在压力作用下发生转动、重排，部分颗粒破碎，颗粒分布均匀性较好：当变形温度较低、挤压速度较 大时，颗粒易破碎，SCA复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀，杯形件内角处颗粒尺寸较小：当变形温度较高，挤压速度较 小时，杯形件内部颗粒尺寸均匀· 关键词碳化硅；铝；金属基复合材料：反挤压：挤压成形 分类号TB331 H igh-tem perature backw ard extrusion fom ing of alm inum m atrix com posite cup-shaped parts w ith high volum e fraction of SCp ZENG L,REN Xueping,LU Shang wen,CUI Yan 1)School ofMaterials Science and Engineering University of Science and Technobgy Beijing Beijng 100083 China 2)Defence-melted Science and Technobgy Key Labomtory of Advanced Canposites Beijng nstitte of AemonauticalMaterials Beijng 100095.China ABSTRACT An alm inum matrix canposite with high vohme fraction of SCp was prepared by pressureless infiltration Cup"shaped parts were made of the SCp/AI composite by using high temperature backwand extnusion The flow stress behav ior of the SCp/AI com- posite during hot backwand extnusion was investigated The effects of hot backwand extrusion parameters on the m icrostmucture of the SCp/A l camposite were observed and analyzed by SEM.The results show that at temperatures above the melting point of alm inum ma- trix the SCp/Al camnposite is a viscous fluid SC particles and alm inum matrix fom into a solid-lquid m ixture W hen the SCp/Al composite is backwand extruded at high temperature alm inum matrix remains continuous butSC particles roll over and rearrange un- der pressure sme particles break and the particle distrbution unifom ity is good As the defomation temperature is lwer and the ex- tnusion speed is rapider SC particles are easy to break the intemal particle size distrbution ofSCp/AI composite cup"shaped parts is nonunifom.and the particle size is smaller in the intemal angle position of cup"shaped parts The particle size unifom ly distributes at a higher temperature and a smaller extnusion speed KEY W ORDS silicon cabile alm mnum:metalmatrix composites backward extnusion:extnusion molling A356铝合金是美国牌号的多元Al Si Mg系合 高体积分数SCpA1复合材料作为一种新型电 金，具有铸造流动性好、气密性好、收缩率小和热裂 子封装材料，具有热膨胀系数小、导热性能好、密度 倾向小等优点，经过变质和热处理后，具有良好的力 小、比刚度高、比模量高和比强度高等优异性 学性能、物理性能、耐腐蚀性能和较好的机械加工性 能8)，近年来已经广泛应用于航空航天、汽车电子 能，在飞机、轮船和汽车等领域高速度和轻量化中得 和自动工程技术等领域[6).采用无压浸渗新工艺 到广泛应用1) 制备的高体积分数SCpA1复合材料具有低密度、 收稿日期：2009-12-08 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(N。2007AA03Z544) 作者简介：曾莉(1982)，女，博士研究生：任学平(1957-)，男，教授，博士，Email rxp33@mater ust ed:cm第 32卷 第 9期 2010年 9月 北 京 科 技 大 学 学 报 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ Ｖｏｌ．32Ｎｏ．9 Ｓｅｐ．2010 高体积分数 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料杯形件高温反挤压成形 曾 莉 1） 任学平 1） 卢尚文 1） 崔 岩 2） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京 100083 2） 北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室‚北京 100095 摘 要 将无压浸渗制备出的高体积分数 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料‚通过高温反挤压方式成形杯形件．研究了在高温反挤压过程中 复合材料的流变规律‚利用扫描电镜 （ＳＥＭ）观察分析了高温反挤压参数对杯形件组织的影响．结果表明：在基体熔点以上‚高 体积分数 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料呈黏流体状态‚颗粒与基体形成固--液混合体；高体积分数 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料高温反挤压变形后‚ 基体仍保持连续‚ＳｉＣ颗粒在压力作用下发生转动、重排‚部分颗粒破碎‚颗粒分布均匀性较好；当变形温度较低、挤压速度较 大时‚颗粒易破碎‚ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料杯形件内部颗粒尺寸不均匀‚杯形件内角处颗粒尺寸较小；当变形温度较高、挤压速度较 小时‚杯形件内部颗粒尺寸均匀． 关键词 碳化硅；铝；金属基复合材料；反挤压；挤压成形 分类号 ＴＢ331 Ｈｉｇｈ-ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂａｃｋｗａｒｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｆｏｒｍｉｎｇｏｆａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｃｕｐ-ｓｈａｐｅｄｐａｒｔｓｗｉｔｈｈｉｇｈｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＳｉＣｐ ＺＥＮＧＬｉ 1）‚ＲＥＮＸｕｅ-ｐｉｎｇ 1）‚ＬＵＳｈａｎｇ-ｗｅｎ 1）‚ＣＵＩＹａｎ 2） 1） ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ‚ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100083‚Ｃｈｉｎａ 2） Ｄｅｆｅｎｃｅ-ｒｅｌａｔｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ‚ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ‚Ｂｅｉｊｉｎｇ100095‚Ｃｈｉｎａ ＡＢＳＴＲＡＣＴ ＡｎａｌｕｍｉｎｕｍｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈｈｉｇｈｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＳｉＣｐｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｐｒｅｓｓｕｒｅｌｅｓｓｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ．Ｃｕｐ-ｓｈａｐｅｄ ｐａｒｔｓｗｅｒｅｍａｄｅｏｆｔｈｅＳｉＣｐ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｙｕｓｉｎｇｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｂａｃｋｗａｒｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎ．ＴｈｅｆｌｏｗｓｔｒｅｓｓｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅＳｉＣｐ／Ａｌｃｏｍ- ｐｏｓｉｔｅｄｕｒｉｎｇｈｏｔｂａｃｋｗａｒｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｈｏｔｂａｃｋｗａｒｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅ ＳｉＣｐ／ＡｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｂｙＳＥＭ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｂｏｖｅｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇｐｏｉｎｔｏｆａｌｕｍｉｎｕｍｍａ- ｔｒｉｘｔｈｅＳｉＣｐ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｓａｖｉｓｃｏｕｓｆｌｕｉｄ‚ＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄａｌｕｍｉｎｕｍｍａｔｒｉｘｆｏｒｍｉｎｔｏａｓｏｌｉｄ-ｌｉｑｕｉｄｍｉｘｔｕｒｅ．ＷｈｅｎｔｈｅＳｉＣｐ／Ａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｓｂａｃｋｗａｒｄｅｘｔｒｕｄｅｄａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ‚ａｌｕｍｉｎｕｍｍａｔｒｉｘｒｅｍａｉｎｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ‚ｂｕｔＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｓｒｏｌｌｏｖｅｒａｎｄｒｅａｒｒａｎｇｅｕｎ- ｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅ‚ｓｏｍｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｂｒｅａｋ‚ａｎｄｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙｉｓｇｏｏｄ．Ａｓｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｌｏｗｅｒａｎｄｔｈｅｅｘ- ｔｒｕｓｉｏｎｓｐｅｅｄｉｓｒａｐｉｄｅｒ‚ＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｓａｒｅｅａｓｙｔｏｂｒｅａｋ‚ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＳｉＣｐ／Ａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｃｕｐ-ｓｈａｐｅｄｐａｒｔｓｉｓ ｎｏｎｕｎｉｆｏｒｍ‚ａｎｄｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｉｓｓｍａｌｌｅｒｉｎｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌａｎｇｌｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｃｕｐ-ｓｈａｐｅｄｐａｒｔｓ．Ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｕｎｉｆｏｒｍｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｓａｔ ａｈｉｇｈｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄａｓｍａｌｌｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｓｐｅｅｄ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ ｓｉｌｉｃｏｎｃａｒｂｉｄｅ；ａｌｕｍｉｎｕｍ；ｍｅｔａｌｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ；ｂａｃｋｗａｒｄｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ｅｘｔｒｕｓｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ 收稿日期：2009--12--08 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目 （Ｎｏ．2007ＡＡ03Ｚ544） 作者简介：曾 莉 （1982— ）‚女‚博士研究生；任学平 （1957— ）‚男‚教授‚博士‚Ｅ-ｍａｉｌ：ｒｘｐ33＠ｍａｔｅｒ．ｕｓｔｂ．ｅｄｕ．ｃｎ Ａ356铝合金是美国牌号的多元 Ａｌ--Ｓｉ--Ｍｇ系合 金‚具有铸造流动性好、气密性好、收缩率小和热裂 倾向小等优点‚经过变质和热处理后‚具有良好的力 学性能、物理性能、耐腐蚀性能和较好的机械加工性 能‚在飞机、轮船和汽车等领域高速度和轻量化中得 到广泛应用 ［1--2］． 高体积分数 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料作为一种新型电 子封装材料‚具有热膨胀系数小、导热性能好、密度 小、比 刚 度 高、比 模 量 高 和 比 强 度 高 等 优 异 性 能 ［3--5］‚近年来已经广泛应用于航空航天、汽车电子 和自动工程技术等领域 ［6--8］．采用无压浸渗新工艺 制备的高体积分数 ＳｉＣｐ／Ａｌ复合材料具有低密度、 DOI :10．13374／j．issn1001—053x．2010．09．011