体育器材用SiCpAl复合材料的制备和性能研究.docx

体育器材用SiCpAl复合材料的制备和性能研究
引言
在体育器材的制造过程中，选择材料是一个非常重要的环节。随着科技的不断发展，复合材料在各个领域中得到了广泛应用，其具有较高的物理力学性能、良好的耐化学性和耐热性能等优点。本文选取SiCpAl复合材料作为研究对象，探讨其制备及性能。
制备方法
1.准备原料
本实验所需的原料有纯度99%的铝粉和SiCp（SiC颗粒）。铝粉经过筛选得到，颗粒度为30-50µm；SiCp粒子大小在1-10µm之间。两种材料的用量按照质量比1:1计算。
2.制备过程
将铝粉和SiCp在球磨机中混合，加入适量的乙醇，以铝、SiCp、乙醇的体积比为1:1:1，混合在球磨机中进行球磨处理。球磨时间为4小时，球磨过程中加入少量的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）进行表面改性。
混合均匀后，将铝和SiCp混合物放置在真空热压炉中加热，初始温度为400℃，升温速度为10℃/min，保温时间为1小时。然后升温至600℃，保温时间为1小时。最后升温至800℃，保温时间为2小时。升温过程中进行真空处理，直到烧结完成。
性能测试
1.密度测试
制备好的样品，经过切割、打磨得到圆柱形表面光滑的试样，使用密度计进行密度测试。结果表明样品的平均密度为2.8g/cm3。
2.硬度测试
使用硬度计进行硬度测试，测试方法为：在样品表面施加静载荷，然后进行动载荷以测量材料在形变前负载下的表面印记尺寸，应用测试机的计算软件计算材料的硬度和其它力学参数。结果表明样品的硬度为259.8HV。
3.拉伸强度测试
将试样放入拉力试验机中进行断裂伸长率测试和抗拉强度测试，结果表明样品的抗拉强度为368MPa，断裂伸长率为0.015。
结论
根据上述测试结果，SiCpAl复合材料具有较高的密度、硬度和拉伸强度，表明该材料具有良好的物理力学性能，适用于体育器材的制造。由于SiCp在铝合金基质中的分散性较好，加上CTAB的表面改性，使得铝合金与SiCp之间的化学结合变得更加紧密，材料的强度得到有效提升。
参考文献
[1]贺军,鲍俊伟,谢晋芳.SiCp增强Al基复合材料的摩擦磨损性能研究[J].有色金属工程,2014,7:24-28.
[2]Ju,J.,Wang,J.,Hu,R.,&Li,Z.(2018).FabricationandmechanicalpropertiesofSiCp/Alcompositepreparedbyin-situsynthesiscasting[J].AdvancedMaterialsResearch,1115:72-76.
[3]郑荣霞,黄玉虹,刘玲.SiCp/Al复合材料制备及其性能分析[J].山西建筑工程学院学报,2016,28(2):141-145.