6061Al/Al_(2)O_(3)金属基复合材料组织和性能

摘要

以6061Al作为基质材料,利用液体冶金的搅拌铸造技术及挤压法制备Al_(2)O_(3)颗粒增强的金属基复合材料,选取6061Al添加3种质量分数为5%、10%和15%的Al_(2)O_(3)为研究对象,以改善6061Al/Al_(2)O_(3)复合材料的力学性能。通过SEM分析表明,Al_(2)O_(3)颗粒在6061Al金属基体中的分布相当均匀;由X射线衍射试验结果显示,复合材料中只有6061Al和Al_(2)O_(3),且不会影响结晶性及6061Al的组织结构型态。试验结果表明,随着Al_(2)O_(3)添加量增加至15%,6061Al/Al_(2)O_(3)复合材料的硬度和抗拉强度均有较大提高,但伸长率略有下降,由于材料孔隙率的提升,致密度下降,从而引起材料的硬度略微下降;分析磨损量与Al_(2)O_(3)添加量及磨损率与滑动距离的关系,结果显示商用6061Al的磨损率最大,而6061Al/Al_(2)O_(3)(15%)复合材料的磨损量最小,并且磨损率最低,这是由于在6061Al中加入Al_(2)O_(3)颗粒,Al_(2)O_(3)颗粒的存在可以减少磨粒对基体的犁削作用,有效提高基体的耐磨性。深入探讨Al_(2)O_(3)颗粒增强的金属基复合材料,发现颗粒增强体以很细的粉末(一般在20μm以下)加入到金属基中起到提高硬度、强度和耐磨性的作用;然而,Al_(2)O_(3)添加量越来越大时,其对6061Al系列材料的硬度、强度和耐磨耗性等性能将起到负面作用。