建筑材料
铝基碳化硅复合材料的加工方法及应用
2025-10-30 10:21
铝基碳化硅复合材料的加工方法及应用

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铝基碳化硅复合材料的加工方法及应用

铝基碳化硅复合材料的加工方法及应用

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铝基碳化硅复合材料的加工方法及应用
AISiC(铝基碳化硅 )复合材料具有高比强度和比刚度 、低热膨胀系数 、低密度、高微屈服强度 、良好的尺寸稳定性 、导热性以及耐磨 、耐疲劳等优异的力学性能和物理性能 ,在航空航天 、汽车 、军事 、电子 、体育用具等领域被广泛应用 。但是 由于超硬的增强相颗粒的加入 ,特别是颗粒含量高、尺寸小时 ,该材料的切削加工性能非常差 ,从而限制了该材料的应用。
传统机械加工技术
A1SiC复合材料一般是铸造法或粉末冶金法等制备 ,需要进一步的机械加工达到零件所需的精度和表面粗糙度要求。SiC增强体颗粒比常用的刀具(如高速钢刀具和硬质合金刀具)的硬度高得多,在机械加工的过程 中会引起剧烈的刀具磨损。PCD金刚石刀具虽然比增强体颗粒的硬度高 ,但硬度值相差不大 ,在切削加工高体分(SiC颗粒含量在 60% ~70%)的颗粒增强AISiC复合材料时仍然会快速磨损 ,且PCD金刚石刀具成本更高。众多研究表明,随着SiC含量的增大(13% ~70%),增强体类型的不同 (主要 区别是纤维增强还是颗粒增强),可切削性越来越差 ,加工效率随之降低 ,生产成本快速增加 。若以45#钢的切削性能为1计量 ,此种材料的切削性能仅为 0.05~0.3。因此 ,复合材料的难加工性和昂贵的加工成本限制了AISiC复合材料的广泛应用。
超声加工
超声加工(USM)是由超声发生器产生高频电振荡(一般为 16kHz~25kHz),施加于超声换能器上 ,将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅,并驱动以一定的静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件 ,使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒,被循环的磨料悬浮液带走,工具便逐渐进入到工件中,从而加工出与工具相应的形状随着A1SiC复合材料在航空航天 、汽车 、军事 、电子、体育用具等领域的广泛应用,对其制品的加工精度和表面质量的要求也越来越高,采用传统的机械加工方法或单一的特种加工方法 ,都难以实现高标准的加工要求。
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