Металлические композиционные материалы с дисперсным упрочнителем, страница 23

Условия кристаллизации, например, скорость затвердевания могут не оказывать влияния на положение частиц в структуре, но с увеличением скорости охлаждения размер зерна в матричном сплаве КМДУ уменьшается также, как и при затвердевании просто матричного сплава (рис 2.16).


                               а)                                                                             б)

Рис. 2.16. Микроструктура КМ Al30+SiC при охлаждении со скоростями 4оС/с (б) и 60оС/с (а)

Распределение армирующих частиц в структуре матричного сплава при кристаллизации связано прежде всего с теплопроводностью, теплоемкостью, плотностью и смачиваемостью частиц. Частицы Аl2О3, графит, SiC выталкиваются растущими кристаллами, a TiС, ZrO2 захватываются ими.

Армирующие частицы в структуре КМ располагаются по-разному: графит (рис. 2.17a) и SiС (рис. 2.17 в, 2.18) располагаются на границе a - фазы, а ТiС не только в междендритных участках, но и в объеме дендритного кристалла, вероятно, являясь центрами кристаллизации a -фазы (рис. 2.17 б).


Рис. 2.17. Микроструктура КМДУ Al25+частицы графита с объёмной долей 3% (а), В124+TiCp (б), Al25+ SiCp х100

Рис. 2.18. Микроструктура А356 (а) и КМДУ Al356+SiC (б) при скорости охлаждения 3К/с


При сравнении процессов кристаллизации матричного сплава В124 и КМ В124+SiCp с размерами частиц менее 3 мкм, 28 мкм и 40 мкм отмечается одинаковая первая стадия образования мелкозернистого периферического поверхностного слоя. В В124 далее формируются ячейки и дендриты a-твердого раствора, а в междендритном пространстве накапливаются ликвирующие добавки, образуется двойная эвтектика Аl-Si и многокомпонентные эвтектики, а также интерметаллиды типа Mg2Si и CuAl2, дендриты растут не от кристаллов первичного кремния, а гомогенно. В КМ частицы SiС не становятся центрами зарождения дендритов, т.к. обладают низкой теплопроводностью по сравнению с матричным сплавом (0,12-0,41 и 2,26Вт/см*К соответственно) и оттесняются фронтом растущих кристаллов в междендритное пространство, заполненное эвтектиками.