《表2 不同超声时间下1%纳米Si Cp/Al-5Cu铝合金复合材料的力学性能Table 2 Mechanical properties of 1%nano-Si Cp/Al-5Cu composit

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《超声振动对纳米SiC_p/Al-5Cu复合材料组织与性能的影响》

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图4为在不同超声时间处理下1%（质量分数，下同）纳米Si Cp/Al-5Cu铝合金复合材料的低倍SEM图。由图4可知，复合材料的微观组织为α固溶体（α-Al）和θ相（Al2Cu），θ相呈网状或半网状分布。图4（a）为未经超声振动处理的Si Cp/Al-5Cu铝合金复合材料试样，初生α-Al晶粒粗大，而且尺寸大小不均匀；另外，也可以看到晶界处颗粒堆积，大块团聚明显，颗粒分布不均匀。Si C颗粒主要分布于晶界θ相（Al2Cu）周围，由于Si C与初生α-Al晶格错合度大于5%，一般来说，试样凝固成形时Si C颗粒不能被初生α-Al固相捕捉，所以随着初生α-Al晶粒的析出，Si C颗粒被推移到固液界面前沿，最后伴随晶界θ相（Al2Cu）的析出，颗粒聚集于晶界[-]1112。图4（a）中大块团聚尺寸约为80~120μm，这些团聚形态不随晶界的变化而发生改变，从而可以看出这些团聚于凝固前形成。纳米Si C颗粒比表面积大，会趋向减少界面能而达到稳定状态，从而在熔体中纳米颗粒会团聚在一起[-]1112。由于声空化与声流作用，施加超声振动会改善颗粒分布。从图4（b）可以看出，超声振动1 min后，大块的颗粒团聚基本被消除，但仍然存在局部小团聚，其尺寸约为10~50μm。如图4（c）、图4（d）所示，超声振动时间延长至3 min，5 min后，所有的团聚几乎全被消除，颗粒在基体合金中均匀分布。随着超声时间进一步延长至7 min，可以发现，与超声处理5 min相比，颗粒分布改善不明显，并且复合材料的力学性能略有降低，如表2所示。这可能是因为，虽然整个过程是在氩气保护中，但超声时间过长熔体仍然会发生氧化，使其夹渣严重。所以，本实验超声时间限制在0 min，1 min，3 min和5 min。