194年No.6 北京科技大学学报 .543· 的制造成本很高， 为了降低成本，扩大实际应用范围，本文采用半固态搅拌和热挤压成型相结合的工艺， 制备了SiCp/ZA22复合材料，并对其组织和性能进行了研究，为锌铝基复合材料的应用和 开发提供了基础. 1复合材料制备及试验内容 所用的SiC颗粒为国产u型砂轮磨料，颗粒尺寸分别为10、14、20μm.基体合金用 纯锌、纯铝、A1-Cu中间合金、金属镁配制，化学成分为22%Al,1%Cu,0.03%Mg,其 余为Zn. 将预处理后的SC颗粒陆续加人搅动着的半固态ZA22合金熔体中，使之分布均匀，并 让合金和颗粒有充分的接触时间，增加二者的湿润性，然后迅速将复合浆料倒入预热的金属 模中，在70~10OMP的压力下凝固成型，再脱模冷却，即可得到颗粒体积含量分别为 10%,15%的SiCp/ZA22复合材料铸锭. 从铸锭上取料加工性能试样，包括常温、高温拉伸试样，标距为30m,标距段直径 为直径6mm.无缺口冲陆试样：l0mm×10mm×55mm.利用MTS测试抗拉性能，Neophot--21光学 显微镜、CAMBRIDGE S-25OMKⅡ型扫描电镜、HITACHI7O0透射电镜观察显微组 织、断口形貌及界面结构， 2实验结果及讨论 2.1复合材料微观组织 ZA22合金显微组织由初生的x枝晶、二元共晶体(x+B)以及三元共晶体 (x+B+)等组成（图Ia).SiC颗粒加入后，大大细化了锌合金组织，而且在半固态搅 拌、压力条件下凝固，改变了原始合金的凝固过程，初生相枝晶细化，富C山相析出减少， 促使整体补缩和晶间补缩，从而有利于消除搅拌带来的气孔·金相组织（图1b)观察表 明：合适的工艺条件下，粒子分布基本均匀，但微观区域有偏聚，粒子大多分布于基体合 金的晶界附近，少量分布在晶内， 2.2复合材料的凝固过程和界面状态 SC颗粒在基体中的分布主要和材料凝固速度、颗粒尺寸以及表面微观结构有关，本试 验中，SC。在x枝晶中分布较少，而多偏聚于品界或共晶组织中.主要原因应归于凝固速度不够 快，SiC颗粒被x枝晶前沿逐渐推移到共晶凝固区的结果.Uhimann等人的研究 结果表明：当凝固速度V大于颗粒在界面前沿运动速度V,时，颗粒就被移动的固液界面吞 食；当凝固速度V小于：时，颗粒就被排斥在固液界面前沿.颗粒尺寸小于一次、二次 枝晶间距时，颗粒有可能被枝晶吞食，反之，颗粒将被排斥到晶界上·所以，增大凝固速 度，可以进一步细化枝晶，提高粒子分布的均匀性.囚 年 北 京 科 技 大 学 学 报 · 义 · 的 制造成本很 高 为 了降低成 本 ， 扩大 实 际应 用 范 围 ， 本 文采 用半 固态搅拌 和 热 挤 压 成 型 相 结 合 的工 艺 ， 制备 了 复合 材料 ， 并 对其组织 和性 能进行了研究 ， 为锌 铝 基 复 合 材 料 的 应 用 和 开 发提供 了基 础 复合材料制备及试验 内容 所 用 的 颗粒 为 国 产 型 砂 轮 磨 料 ， 颗 粒 尺 寸 分 别 为 、 、 拼 基 体 合 金 用 纯锌 、 纯铝 、 一 中 间 合 金 、 金 属 镁 配 制 ， 化 学 成 分 为 ， ， ， 其 余 为 将 预处理 后 的 颗粒 陆续加人搅动着 的半 固态 合金 熔 体 中 ， 使 之 分 布 均 匀 ， 并 让合金 和 颗粒 有充分 的接 触 时 间 ， 增加二 者 的湿 润性 然后 迅 速将复合浆料倒人 预热 的金属 模 中 ， 在 一 的压力 下凝 固成 型 ， 再 脱 模 冷 却 ， 即 可 得 到 颗 粒 体 积 含 量 分 别 为 、 巧 的 复合材 料 铸锭 从铸锭 上 取料 加 工 性 能试样 ， 包 括 常 温 、 高 温 拉 伸 试样 ， 标 距 为 ， 标 距 段 直 径 为直径 无缺 口 冲击试样 利用 巧 测讨沛讨立胜能 ， 面 一 光学 显 微 镜 、 】 一 型 扫 描 电 镜 、 透 射 电 镜 观 察 显 微 组 织 、 断 口 形 貌及 界 面结构 实验结果及讨论 复合材料微观组织 合 金 显 微 组 织 由 初 生 的 枝 晶 、 二 元 共 晶 体 刀 以 及 三 元 共 晶 体 刀 。 等组 成 图 颗 粒加 人后 ， 大 大 细 化 了锌合金 组 织 ， 而 且 在 半 固 态 搅 拌 、 压力 条件 下 凝 固 ， 改变 了 原始合金 的凝 固 过 程 ， 初 生 相 枝 晶 细 化 ， 富 相 析 出减 少 ， 促 使 整 体 补 缩 和 晶 间 补 缩 ， 从 而 有 利 于 消 除 搅 拌 带来 的 气 孔 金 相 组 织 图 观 察 表 明 合适 的工 艺 条件 下 ， 粒子 分布基本均 匀 ， 但微 观 区 域有 偏 聚 ， 粒 子 大 多 分 布 于 基 体 合 金 的晶界 附 近 ， 少量 分 布在 晶 内 复合材料的凝 固过程和 界面 状态 颗 粒在基 体 中 的分布 主要 和 材料 凝 固 速 度 、 颗 粒 尺 寸 以 及 表 面 微 观 结 构 有 关 本 试 验 中 ， 在 枝 晶 中分 布较 少 ， 而 多 偏 聚于晶界或共 晶组织 中 主要原 因应归于凝固速度不够 快 ， 颗 粒 被 仪 枝 晶 前 沿 逐 渐 推 移 到 共 晶 凝 固 区 的 结 果 联 习 等 人 的 研 究 结果 表 明 当凝 固速度 大 于 颗粒在 界 面前沿运 动速 度 从 。 时 ， 颗粒 就被 移 动 的 固液 界 面吞 食 当凝 固速度 小 于 。 时 ， 颗粒就 被 排斥 在 固液界 面 前 沿 颗 粒 尺 寸 小 于 一 次 、 二 次 枝 晶 间距 时 ， 颗粒有 可 能被 枝 晶吞 食 ， 反 之 ， 颗 粒 将 被 排 斥 到 晶 界 上 所 以 ， 增 大 凝 固 速 度 ， 可 以进 一步 细 化枝 晶 ， 提 高粒子分 布 的均 匀性