可用于空间的SiCp/Al复合材料热物理性能研究

2012-09-21修子扬武高辉姜龙涛陈国钦

载人航天 2012年3期

修子扬，刘波，武高辉，姜龙涛，张强，陈国钦

（哈尔滨工业大学金属复合材料与工程研究所，哈尔滨150080）

1 引言

SiCp/Al复合材料具有高的比强度、比模量、耐高温、耐磨损以及热膨胀系数小、尺寸稳定性好等特点，能够克服树脂基复合材料在航天领域中使用时存在的缺点，因此得到了令人瞩目的发展[1-6]，特别是在对材料性能和环境适应性要求严格的空间环境领域具有十分广阔的应用前景。

本文以空间应用为背景，设计并采用挤压铸造法制备了体积分数为45%颗粒粒径分别为10μm、20μm的SiCp/Al复合材料，并研究了材料的弯曲强度与热物理性能。

2 材料的设计制备与测试方法

2.1 材料的设计制备

挤压铸造主要是对液态金属施加较高的机械压力来提高铸件质量。能够消除液态金属凝固过程中因体积收缩而产生的有关缺陷，以获得晶粒细小、力学性能好、表面质量高的铸件，对液态金属必须施加足够的压力，才可以获得优质铸件。每种铸件均有一个临界压力，低于临界压力，无法获得优质铸件。通过挤压铸造，可以获得高体积分数的SiCp/Al复合材料。

采用挤压铸造法，在相同的压铸工艺条件下分别制备出颗粒粒径分别为10μm、20μm的SiCp/Al复合材料，材料的原始组织如图1所示。两种不同颗粒粒径的复合材料均分为铸态，根据Al-Si合金的规范，以2024Al为基体的复合材料试样固溶，在盐浴炉温度为495℃下加热时间均为1h，水冷。然后再在160℃的条件下时效10h。