Si含量对Al-Cu-Si复合材料组织及性能的影响

作者：孟秋燕^*; 梁玉霞; 贾瑞红; 赵利军; 白硕

来源：功能材料, 2021, 52(10): 10116-10120.

• Si含量
• Al-Cu-Si复合材料
• 布氏硬度
• 力学性能
• 晶粒尺寸

通过调整Si元素的含量,制备出一系列不同Si含量(0,0.3%,0.6%和0.9%质量分数)的Al-Cu-Si复合材料,研究了Si含量对Al-Cu-Si复合材料的硬度、断口形貌及力学性能的影响。结果表明,在引入Si元素后,所有复合材料的布氏硬度均得到了显著提高,且硬度随着Si掺量的增加而增加,当Si含量为0.9%(质量分数)时,硬度达到最大值为60.2 HB;随着Si元素的引入,Al-Cu-Si复合材料的抗拉强度和抗压强度均得到了提高,且随着Si含量的增加呈现出先升高后降低的趋势,在Si含量为0.6%(质量分数)时,试样的抗拉强度和抗压强度均达到了最大值,分别为143.5和327.1 MPa;随着Si含量的增加,复合材料的延伸率持续下降,但当Si含量>0.6%(质量分数)后,延伸率的下降幅度开始降低;Al-Cu-Si复合材料的冲击韧性在引入Si元素后得到了明显的提高,且随着Si含量的增加,冲击韧性呈现出先升高后略微降低的趋势,在Si含量为0.6%(质量分数)时,冲击韧性达到了最大值为30.4 J/cm2;SEM分析发现,未掺杂Si元素的Al-Cu基复合材料的晶粒尺寸约为40μm,在引入Si元素后,试样的晶粒尺寸得到了明显的细化,由块状逐渐转化为条状颗粒,合金的组织更加均匀。整体分析可知,Si元素的掺量为0.6%(质量分数)时,Al-Cu-Si复合材料的综合性能最佳。

• 单位
  土木工程学院; 河北工程技术学院