如何用机械搅拌法制备新型铝基碳化硅?
在热沉行业的工作人员都知道,铝基碳化硅是一种颗粒增强金属基复合材料,继承了铝合金基体的比强度高、塑性加工性好、密度低等特性的同时,又结合了SiC颗粒硬度高、热膨胀系数低等优点,是综合性能优良的金属基复合材料。它采用Al合金作基体,按设计要求,以一定形式、比例和分布状态,用SiC颗粒作增强体,构成有明显界面的多组相复合材料,兼具单一金属不具备的综合优越性能。因其具有轻量化和高性能的特点,在航空航天,汽车等多个领域都有广泛的应用前景。
机械搅拌法是在搅拌的过程中将增强体颗粒加入到基体金属液中,利用高速旋转的搅拌装置使增强体均匀混合入基体金属液之中,然后浇入模具中得到想要的铸件。其生产设备见图2所示。机械搅拌法操作过程较为简单,成本低廉,不到其他加工工艺的一半,是可以广泛应用的方法,目前工业上制备复合材料大多数都是采用该方法。
综合国内外对搅拌铸造的研究发现,搅拌铸造法可以以搅拌时的熔体温度为依据,将其分为液态搅拌和液半固态搅拌两种方法。液态搅拌法主要是使搅拌温度保持在液相线以上,一边搅拌一边加入增强体颗粒,搅拌之后可以直接进行浇铸。半固态搅拌是指将搅拌温度调制固液相线之间,使熔体之中有一定的固相体积分数。这样在搅拌的时候熔体中会有更大的剪切力容易使增强体颗粒分布均匀。
这两种方法各有优缺点,液态法简单,但是卷气很严重,颗粒分散的不够均匀。但是半固态搅拌铸造法目前仍存在一些问题,如在搅拌过程中陶瓷颗粒容易产生偏聚、界面处易发生反应等。其次,在空气环境下进行搅拌时,搅拌的过程中尤其是高速搅拌时很容易吸入气体,使得最后浇铸出的复合材料产品内部出现有害的气孔缺陷。再次,颗粒增强相添加的体积分数有一定限制是利用搅拌铸造法制备金属基复合材料的另一个问题。
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