原標題：6061Al/Al2O金屬基復合材料的組織和性能
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6061Al/Al 2O 金屬基復合材料的組織和性能
1、2、張玉賢 1、魏小華 1、劉文軍 1
01
摘 要
以6061Al液體冶金的攪拌鑄造技術和擠壓法作為基質材料制備Al2 O3 顆粒增強的金屬基復合材料，6061Al添加3種質量分數為5%、10%和15%Al2 O3 以6061改進為研究對象Al/Al2 O3 復合材料的力學性能。SEM分析表明,Al2 O3 顆粒在6061Al金屬基體分布均勻；由X根據射線衍射試驗結果，復合材料中只有6061Al和Al2 O3 不影響結晶和6061Al組織結構類型。試驗結果表明，隨之而來Al2 O3 增加量增加到15%，6061Al/Al2 O3 復合材料的硬度和抗拉強度大大提高，但伸長率略有下降。由于材料孔隙率和密度的提高，材料的硬度略有下降；分析磨損量和Al2 O結果顯示，商用6061Al磨損率最大，6061Al/Al2 O由于6061，3 (15%)復合材料磨損最小，磨損率最低Al中加入Al2 O3 顆粒,Al2 O3 顆粒的存在可以減少磨粒對基體的犁削作用,有效提高基體的耐磨性。深入探討Al2 O3 顆粒增強的金屬基復合材料發(fā)現顆粒增強體為細粉(一般在20 μm在金屬基中加入以提高硬度、強度和耐磨性；但是，Al2 O3 當添加量越來越大時，6061Al該系列材料的硬度、強度和耐磨性將產生負面影響。
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關 鍵 詞
6061鋁合金； 金屬基復合材料； 機械性能； 氧化鋁顆粒； 微觀結構；
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引 言
當今制造業(yè)對提高機械性能的合金材料的需求量很大，鋁合金材料由于強度高、重量輕，在材料選擇中起著至關重要的作用。生產先進鋁合金的新興技術包括快速凝固、機械合金化和金屬基復合材料。使用材料復合技術可以使用5%~30%硬質陶瓷相(如SiC或 Al2 O3 )添加到可延展的輕質鋁合金基體中，得到的很多復合材料比常規(guī)鋁合金更堅硬，比陶瓷更堅韌，且更易延展。鋁基合金及其微/納米顆粒增強的金屬基復合材料(MMCs)由于強度高，重量輕，應用于許多領域。在過去的幾年里，由于納米粒子的增強，MMCs機械性能顯著提高，因此其性能一直備受關注。如文獻所述，就相應的抗拉強度而言，Al-MMCs中1%的Si3N4(10 nm)增強體相當于Al-MMCs中15%的SiC(3.5 μm) 增強體。另外，通過Al在356合金中加入1%(質量分數)SiC在保持其高延展性的同時，納米顆粒可以將抗拉強度和屈服強度提高近100%。納米顆粒增強MMCs促進該領域的進一步研究。MMCs添加納米顆粒以提高物理、力學和熱性能并非沒有條件。實現納米顆粒與基體材料之間的相互作用非常重要，特別是在變形過程中，在金屬基體中添加納米顆粒會在基體中引入缺陷，并可能在外部載荷的裂紋中形成核或擴展部位。此外，加載過程中，納米顆粒/基體界面可能會形成孔隙，從而掩蓋納米顆粒的細化和強化優(yōu)勢。因此，應用該復合技術獲得的具體性能將取決于基體合金和陶瓷相的選擇、添加陶瓷相的形式和比例以及生產復合材料的工藝路線的選擇。鋁復合材料具有較高的硬度、剛度和耐磨性，但這些改進是以降低延展性、降低延展性、降低可加工性和增加成本為代價的。雖然這些復合材料的某些性能有明確的定義，但也有其他不完全表現的重要特性。綜上所述，由于一系列復合材料的性能和形狀，由于其他條件的選擇。本文重點探索 Al2 O3 顆粒對6061Al微組織結構和復合材料機械性能的影響。
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選擇 圖表
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結 論
(1)通過熔融攪拌成功制備5%、10%和15% Al2 O3 顆粒復合材料。
(2)通過SEM分析， Al2 O3 顆粒在6061Al合金基體分布均勻；通過XRD分析，推斷6061Al添加 Al2 O3 之后，復合材料中只有6061Al和 Al2 O3 不影響結晶和6061Al組織結構形態(tài)
(3)6061Al/ Al2 O3 金屬基復合材料的硬度和抗拉強度Al2 O隨著商業(yè)6061的增加，3 的增加呈上升趨勢Al相比，6061Al/ Al2 O3 金屬基復合材料的伸長率略有下降，表明材料的塑性下降，并增強 Al2 O3 質量分數增加減少。但是，增加 Al2 O3 顆粒后會出現團聚等現象，導致材料孔隙率增加，密度降低，顆粒對材料性能的削弱逐漸增加。當高于顆粒對材料的增強時，硬度和抗拉強度開始隨著顆粒含量的增加而降低。
(4)商用6061在恒定載荷和相同轉速下Al合金磨損率較高，在增強體 Al2 O6061Al/ Al2 O3 金屬基復合材料的磨損率顯著降低。Al2 O3 顆粒堅硬，承受摩擦，可減少磨粒對基體的犁作用，減少復合材料的磨損，即顆粒的增加可有效提高基體的耐磨性。然而， Al2 O當材料基體向 增加3 顆粒時Al2 O當3 顆粒不能約束時，在壓力和剪切力的相互作用下，很容易導致表面剝落和滾珠效應，從而顯著增加材料的磨損，影響復合材料的耐磨性。
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用這篇文章引
毛建輝， 張玉賢， 魏小華， 劉文軍. 6061Al/Al2 O3 金屬基復合材料的組織和性能[J]. 中國冶金， 2022， 32(3).
MAO Jian-hui, ZHANG Yu-xian, WEI Xiao-hua, LIU Wen-jun. Microstructure and properties of 6061Al/Al2 O3 metal matrix composite materials[J]. China Metallurgy, 2022, 32(3): 43-48.
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來源:2022年第三期《中國冶金》
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