铝基飞灰复合材料经摩擦搅拌加工之机械性质与显微组织研究

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• 作者：庄水旺
• 会议时间：2014-07-23
• 关键词：铝基飞灰复合材料 ; 摩擦搅拌加工技术 ; 机械性质 ; 显微组织
• 作者单位：国立台湾海洋大学机械与机电工程学系;国立台湾海洋大学先进制造工程研究中心
• 母体文献：第十一届先进成型与材料加工技术国际研讨会论文集
• 会议名称：第十一届先进成型与材料加工技术国际研讨会
• 会议地点：大连
• 主办单位：中国机械工程学会
• 语种：chi
• 分类号：TB3;TG1

摘要

铝基飞灰复合材料具有改善机械性质之优点,且可有效降低材料成本.为降低飞灰颗粒于熔汤中的群聚现象及提升飞灰与铝基熔汤间的润湿性,飞灰在添加至铝基熔汤前,取得的原始飞灰必须经筛选、浮选、磁选、酸洗与水洗等一系列前处理过程.本文利用搅拌铸造生产的铝基飞灰复合材料,借着摩擦搅拌加工,除可进一步大幅改善复合材料中飞灰的分散性,亦可因摩擦搅拌生成的热和外力的作用使复合材料发生塑性变形及再结晶,获得显微组织细化,而达到性质强化效果.本研究系使用铝合金ADC6,添加5wt.%的飞灰,以搅拌铸造法制作复合材料,再进行多通道摩擦搅拌加工,观察搅拌加工区域之微观组织及拉伸试验的破断面,检视飞灰在铝基材的分布、晶粒细化与拉伸破坏的机制,并使用拉伸试验机量测复合材料的机械性质.实验结果显示,铝基飞灰复合材料经过多通道摩擦搅拌加工后,晶粒出现明显的细化效果,飞灰粒径由原始的53~106 μm降至10μm以下.相较于未经搅拌加工之铝基飞灰复合材料,在平行于搅拌加工方向,其抗拉强度由143 MPa提高至227 MPa,伸长率由1.19%增加7.18%;而在垂直于搅拌加工方向,抗拉强度也由143 MPa上升至226 MPa,但伸长率仅由1.19%略微上升至3.12%.SEM观察拉伸试片的破断面,发现断面上出现大量的玫瑰花瓣特征及韧窝狀组织,显示复合材料经多通道摩擦搅拌加工后,确实因热塑性变形,达到再结晶细化的作用,使机械性质获得明显地改善.