6061Al_Al2O金属基复合材料的组织和性能

原标题：河北工业大学毛建辉等。Al/Al2O金属基复合材料的组织和性能

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6061Al/Al 2O 金属基复合材料的组织和性能

1.2.张玉贤 1、魏小华 1、刘文军 1

01

摘 要

以6061Al液体冶金的搅拌铸造技术和挤压方法作为基质材料制备Al2 O3 颗粒增强的金属基复合材料，6061Al3种质量分数为5%、10%和15%Al2 O3 以6061改进为研究对象Al/Al2 O3 复合材料的力学性能。SEM分析表明,Al2 O3 颗粒在6061Al金属基体分布均匀；X根据射线衍射试验结果，复合材料只有6061Al和Al2 O3 不影响结晶和6061Al组织结构类型。试验结果表明，随之而来Al2 O3 增加到15%，6061Al/Al2 O3 复合材料的硬度和抗拉强度大大提高，但伸长率略有下降。由于材料孔隙率和密度的提高，材料硬度略有下降；分析磨损量和Al2 O结果表明，商业6061Al磨损率更大，6061Al/Al2 O由于6061、3 (15%)复合材料磨损更小，磨损率更低Al中加入Al2 O3 颗粒,Al2 O3 颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁转作用，有效提高基体的耐磨性。Al2 O3 颗粒增强的金属基复合材料发现颗粒增强体为细粉(一般在20 μm在金属基中加入以提高硬度、强度和耐磨性；Al2 O3 当添加量越来越大时，6061Al该系列材料的硬度、强度和耐磨性将产生负面影响。

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关 键 词

6061铝合金； 金属基复合材料； 机械性能； 氧化铝颗粒； 微观结构；

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引 言

如今，制造业对提高机械性能的合金材料有很大的需求。铝合金材料因其强度高、重量轻而在材料选择中起着至关重要的作用。生产先进铝合金的新兴技术包括快速凝固、机械合金化和金属基复合材料。材料复合技术可使用5%~30%硬质陶瓷相(如SiC或 Al2 O3 )添加到可延伸的轻质铝合金基体中，得到的许多复合材料比传统铝合金更硬，比陶瓷更硬，更容易延伸。铝基合金及其微/纳米颗粒增强的金属基复合材料(MMCs)由于强度高，重量轻，应用于许多领域。过去几年，由于纳米粒子的增强，MMCs机械性能显著提高，因此其性能备受关注。如文献所述，就相应的抗拉强度而言，Al-MMCs中1%的Si3N4(10 nm)增强体相当于Al-MMCs中15%的SiC(3.5

μm) 增强体。此外，通过Al在356合金中加入1%(质量分数)SiC纳米颗粒在保持高延展性的同时，可以将抗拉强度和屈服强度提高近。纳米颗粒增强MMCs促进该领域的进一步研究。MMCs添加纳米颗粒以提高物理、机械和热性能并非没有条件。实现纳米颗粒与基体材料的相互作用非常重要，特别是在变形过程中，在金属基体中添加纳米颗粒会在基体中引入缺陷，并可能在外部载荷裂纹中形成核或膨胀部分。此外，纳米颗粒/基体界面可能在加载过程中形成孔隙，从而掩盖纳米颗粒的细化和强化优势。因此，应用复合技术获得的具体性能将取决于基础合金和陶瓷相的选择、添加陶瓷相的形式和比例以及生产复合材料的工艺路线的选择。铝复合材料具有较高的硬度、刚度和耐磨性，但这些改进是以降低延展性、延展性、可加工性和成本为代价的。虽然这些复合材料的某些性能有明确的定义，但也有其他不完全性能的重要特点。综上所述，由于一系列复合材料的性能和形状，以及其他条件的选择。本文重点关注 Al2

O3 颗粒对6061Al对复合材料机械性能的影响。

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选择 图表

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结 论

(1)成功制备5%、10%和15% Al2 O3 颗粒复合材料。

(2)通过SEM分析， Al2 O3 颗粒在6061Al通过XRD分析，推断6061Al添加 Al2 O3 之后，复合材料中只有6061Al和 Al2 O3 不影响结晶和6061Al组织结构形态

(3)6061Al/ Al2 O3 金属基复合材料的硬度和抗拉强度Al2 O随着6061商业的增长，3 的增长呈上升趋势Al相比，6061Al/ Al2 O3 金属基复合材料的伸长率略有下降，说明材料塑性下降，增强 Al2 O3 质量分数增加减少。然而，增加 Al2 O3 颗粒后会出现团聚等现象，导致材料孔隙率增加，密度降低，颗粒对材料性能的削弱逐渐增加。当材料高于颗粒时，硬度和抗拉强度开始随着颗粒含量的增加而降低。

(4)商业6061在恒定载荷和相同速度下Al合金磨损率高，增强体 Al2 O6061Al/ Al2 O3 金属基复合材料的磨损率显著降低。Al2 O3 颗粒坚硬，耐摩擦，可减少磨粒对基体的犁作用，减少复合材料的磨损，即颗粒的增加可有效提高基体的耐磨性。然而， Al2 O当材料基体向 增加3 颗粒时Al2 O当3 颗粒不受约束时，在压力和剪切力的相互作用下，容易导致表面剥落和滚珠效应，从而显著增加材料的磨损，影响复合材料的耐磨性。

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用这篇文章

毛建辉， 张玉贤， 魏小华， 刘文军. 6061Al/Al2 O3 金属基复合材料的组织和性能[J]. 中国冶金， 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).

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来源:2022年第三期《中国冶金》

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