SiC颗粒增强铝基梯度复合材料的制备与性能.pdf

第38卷第9期仓扁学级、1．38NO．9
2002年9月998—1001页ACTAMETALLURGICASINICASept．2002PP．998—1001

SiC颗粒增强铝基梯度复合材料的制备与性能

许富民齐民朱世杰赵杰王富岗
(大连理工大学材料工程系，大连116024)
李守新王中光
(中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室，沈阳110016)

摘要采用粉末冶金法制备了SiC颗粒增强铝基梯度复合材料(FGMMC)，研究了该梯度复合材料的微观组织和力学性能，
对FGMMC的显微组织观察表明，由于铝基体熔合成一体，因此层间没有明显的界面，具有基体的连续性．尽管基体是连续的，
但是当疲劳裂纹从高SiC含量层向低SiC含量层扩展时，在过渡区发生延滞现象．通过断口和裂纹扩展路径的分析解释了此延滞
现象．
关键词梯度功能材料，碳化硅颗粒，粉末冶金，疲劳裂纹扩展
中图法分类号TG331，TF12文献标识码A文章编号0412-1961(2002)09—0998—04

PRoCESSINGANDPR0PERTIESoFFUNCTIoNALI
GRADEDALUMINUMMATRIXCoMPoSITES
REINFoRCEDWITHSiCPARTICULATE

xUFumin．Q1Min．ZHUShijieZHAodiewANGFugang
DepartmentofMaterialsEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024
LlShouxin．wANGZhongguang
ShenyangNationalLaboratoryforMaterialsScience，InstituteofMetalResearch，TheChineseAcademyofSciences
Shenyang110016
Correspondent：XUFumin。Tel：(o411)47os439Fax：[phone]。
E．mail：[e-mail]
Manuscriptreceived2001—11-12，inrevisedform2002-03-08

ABSTRACTFnctionallygradedaluminummatrixcompositesfFGMMCs1reinforcedwithSiC
particulatewerefabricatedbypowdermetallurgy．Themicrostructureandmechanicalpropertiesof
theFGMMCwerestudied．Thereisnoobviousinterfacebetweendirentlayers．sinceAlmatrixwas
meltedtogether．However，theretardationoffatiguecrackgrowthoccurredfromtheregionwithhigh
volumefractionofSiCtothelowSiCregions．Theretardationwasexplainedbytheanalysisand
observationoffracturesurfaceandcrackgrowthpath．
KEYWoRDSfunctionallygradedaluminummatrixcomposite．SiCparticulate．powdermetal—
lurgy，fatiguecrackgrowth

近年来，研究与开发梯度功能材料(FGM)受到国内的组成和功能梯度化的设计思想及显微结构控制方式，克
外材料界极大的重视[1-4j，因为FGM实现了化学成分服了传统复合材料宏观界面的不利影响．但是，对FGM
从表面到中心的连续变化，从而即可满足表面耐高温、耐力学性能特别是疲劳裂纹扩展的研究不多，这无疑阻碍着
磨等要求，又可避免温度变化产生的热应力而导致的材料FGM的工程应用．
开裂【l'．FGM作为一种复合材料，不仅继承了传统复金属基复合材料已经成功地应用于汽车、电子等工
合材料的组分优势互补与成分和显微结构可设计、可控制业，如汽车发动机用的活塞[5-sj．如果能用FGM的概
的主要优点，而且还引入了与传统均匀复合材料截然不同念将其制备成增强体从表面到中心梯度分布，既可提高表
面耐磨性又可保持芯部的高韧性，从而提高部件的使用寿

收到初稿日期：2001—11—12，收到修改稿日期：2001—03—08命．为此，本文实验选择SiC颗粒增强铝基复合材料系，
作者简介：许富民，男，1964年生，博士生研究FGM的疲劳裂纹扩展等力学行为，从而发现FGM

9期许富民等：SiC颗粒增