材料研究学报 近年来,铸造金属材料的凝固显微组织由于对性能有着非常重要的影响而被广泛关注~3, 但有关陶瓷/金属复合材料凝固显微组织的研究却并不多见SiC/Cu金属基复合材料具有良好的 导热、导电、耐磨和耐氧化等性能,因此在航空航天、电子和国防等领域有广阔的应用前景~8 三维网络SC/Cu金属基复合材料的制备工艺与粉末冶金法不同,其通过将事先制备好的SC陶 瓷骨架用挤压铸造法与铜合金进行复合,从而制备出一种具有特殊性能的三维网络连通的金属 基复合材料.三维网络siC/Cu复合材料的金属相和陶瓷相均为连续分布,与颗粒增强相的弥散 分布显著不同,陶瓷骨架因为金属相所具有的韧性得到增韧,金属相由于陶瓷骨架的刚性承载作 用而得到增强,两者相互依托,相互补强.因此,三维网络SC/Cu金属基复合材料在某些应用条 件下可能比颗粒增强金属基复合材料具有更大的优越性.与粉末冶金法相比,挤压铸造法不要求 所用的材料必须为粉末;同时,挤压铸造法不需要气体保护,制备时间短、效率高因此,本文采 用挤压铸造法制备三维网络SC/Cu金属基复合材料并对其凝固显微组织进行研究 1实验方法 三维网络SC/Cu金属基复合材料由基体和增强体两部分组成基体材料的成分(质量分数) 列于表1,增强体是三维网络SC骨架,采用先驱体泡沫浸渍法制备 表1SiC/Cu复合材料基体合金成分 Table 1 Composition of matrix alloy in SiC/Cu composite(mass fraction, %o) Com Content 6.1 6.1 3.2 balance 采用挤压铸造法完成基体铜合金与三维 Mould 网络SC骨架的复合,挤压铸造工艺流程如图 Cu alloy 1所示,实验前先用无水乙醇将三维网络 Sic Preheating Smelting 骨架超声潸洗20min,再用去离子水超声清洗 (400-800°c)6300℃) 0501200°C 15min,然后放入100℃的干燥箱中备用.SC骨 架与基体铜合金的复合在YH32315A型四柱液 压机上进行,压机的公称压力为3150kN将SC squeeze castin 陶瓷骨架和模具预热至一定温度,在100kW中 频感应电炉中将铜合金熔化.待合金熔化并达 composite) 到浇注温度时,将SC骨架迅速放入模具并浇注 铜合金熔液,在一定压力下加压复合成型,制备 出实验用三维网络SC/Cu金属基复合材料复 合材料中SC骨架的体积分数为20%,复合材料 金相组织取自SC骨架的网孔中心部位,骨架网 图1复合材料制备工艺流程图 Preparation process flow of the com- 孔的平均孔径为10mm 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp:/www.cnki材 料 研 究 学 报 卷 近年来 , 铸造金属材料的凝固显微组织 由于对性能有着非常重要的影 响而被广泛关注 ‘一 , 但有关陶瓷 金属复合材料凝固显微组织的研究却并不多见 金属基复合材料具有良好的 导热 、 导 电 、 耐磨和耐氧化等性能 , 因此在航空航天 、 电子和 国防等领域有广阔的应用前景 一 三维网络 金属基复合材料的制备工艺与粉末冶金法不同 , 其通过将事先制备好的 陶 瓷骨架用挤压铸造法与铜合金进行复合 , 从而制备出一种具有特殊性能的三维网络连通的金属 基复合材料 三维网络 复合材料的金属相和 陶瓷相均为连续分布 , 与颗粒增强相的弥散 分布显著不同 , 陶瓷骨架因为金属相所具有的韧性得到增韧 , 金属相 由于陶瓷骨架的刚性承载作 用而得到增强 , 两者相互依托 , 相互补强 因此 , 三维 网络 金属基复合材料在某些应用条 件下可能 比颗粒增强金属基复合材料具有更大的优越性 与粉末冶金法相 比 , 挤压铸造法不要求 所用 的材料必须为粉末 同时 , 挤压铸造法不需要气体保护 , 制备时间短 、 效率高 因此 , 本文采 用挤压铸造法制备三维网络 金属基复合材料并对其凝固显微组织进行研究 实 验 方 法 三维网络 金属基复合材料 由基体和增强体两部分组成 , 基体材料的成分 质量分数 列 于表 , 增强体是三维网络 骨架 , 采用先驱体泡沫浸渍法制备 表 复合材料基体合金成分 叮 , 采用挤 压铸造法 完 成基体铜合金 与三维 网络 骨架的复合 , 挤庄铸造工艺流程如 图 所示 实验前先用无水 乙 醇将三维 网络 骨架超声清洗 , 再用去离子水超声清洗 , 然后放入 ℃的干燥箱中备用 骨 架与基体铜合金的复合在 一 型四柱液 压机上进行 , 压机的公称压力为 将 陶瓷骨架和模具预热至一定温度 , 在 中 频感应 电炉 中将铜合金熔化 待合金熔化并达 到浇注温度时 , 将 骨架迅速放入模具并浇注 铜合金熔液 , 在一定压力下加压复合成型 , 制备 出实验用三维网络 金属基复合材料 复 合材料中 骨架的体积分数为 , 复合材料 金相组织取 自 骨架的网孔 中心部位 , 骨架网 孔的平均孔径为 以 勺 一 白 临 月 〔 图 复合材料制备工艺流程图