Page 40 - 理化检验-物理分册2021年第八期

晏 萌, 等: 梯度 SiC P Al复合材料的组织与性能
/
/
2.3 梯度 SiC P Al复合材料的抗弯强度
图 5 为梯度 SiC P Al复合材料各层 的 抗 弯 强
/
度。由图 5 可知, 顶层到底层的抗弯强度随着各层
SiC 含量的增加而增加, 底层与过渡层之间增幅较
小。这是由于增强体 SiC 颗粒增加, 复合材料中承
担压力的载体也相应增加, 但材料的脆性也会随之
增加。当 SiC 颗粒体积分数较高时, 其间距将减小,
有利于提升其抗弯强度。复合材料在压力作用下,
基体没有足够塑性来传递材料内所发生的应力变
化, 在达到正常断裂强度前已经发生断裂, 使过渡层
/
图 4 梯度 SiC P Al复合材料各层的热膨胀系数
与基体间抗弯强度增加幅度减小。

Fi g 4 TheCTEofeachla y erofthe g radientSiC P Alcom p osites
中, 可能会发生材料的断裂、 弯曲, 所以在顶层和底
层之间插入过渡层, 使其热膨胀系数自上到下逐渐
减小, 得到底部拥有较好导热性能和较低热膨胀系
/
数而顶部具有较好可焊性与加工性能的梯度 SiC P
Al复合材料。对比过渡层 1 和单层 Al-7Si+20%
W20SiC 材料 的 CTE 、 过 渡 层 2 和 单 层 Al-7Si+
30%W20SiC 材料的 CTE 可知, 复合后材料的热膨
胀系数明显低于单层材料的热膨胀系数, 这是由于
/

Al-7Si在 650 ℃ 时为液相, 梯度复合材料在同步致 图 5 梯度 SiC P Al复合材料各层的抗弯强度

密化过程中伴随着铝液的流动, 顶层铝液向过渡层 Fi g 5 Bendin g stren g thofeachla y erofthe g radientSiC P Alcom p osites
/
渗透, 过渡层中铝液也向底层发生渗透, 导致过渡层 2.4 梯度 SiC P Al复合材料的断口形貌
的碳化硅含量有所增大, 4 层复合材料的 SiC 含量 图 6 为 梯 度 SiC P Al 复 合 材 料 各 层 的 断 口
/

呈现一种梯度变化。 SEM 形貌。图 6a ) 为顶层的断口形貌, 此时发生的

/
图 6 梯度 SiC P Al复合材料断口 SEM 形貌

Fi g 6 SEM mor p holo gy offractureofthe g radientSiC P Alcom p osites

a la y erⅠ b la y erⅡ c la y erⅢ d la y erⅣ
2 4