专利名称：：颗粒增强复合材料浆料质量的快速检测方法
技术领域：
：本发明涉及一种颗粒增强复合材料浆料质量的快速检测方法。本发明可用于快速检测搅拌铸造颗粒增强复合材料制备中颗粒分散质量、界面结合情况和气体析出情况，达到指导颗粒增强复合复合材料制备和现场控制复合材料质量的目的。
背景技术：
：颗粒增强金属基复合材料具有高比强度、比刚度和比模量，良好的耐磨损性能、低密度和良好的热传导性能，以及可以采用传统的金属加工工艺进行加工等优点，已成为金属基复合材料材料重点发展方向。到目前为止，颗粒增强金属基复合材料的制备方法有粉末冶金法、压力浸渗法、喷射沉积法和搅拌铸造法，其中，最具应用前景的是粉末冶金法和搅拌铸造法。然而，与粉末冶金法相比，搅拌铸造法具有设备、工艺简单，成本低等优点，是颗粒增强金属基复合材料大规模生产的最有效的方法之一。在运用搅拌铸造法制备外生颗粒增强金属基复合材料过程中，经常出现颗粒-熔体界面润湿不好、颗粒分布不均、材料气孔率高等一系列缺点。对于所制备的外生颗粒增强金属基复合材料质量评价，一般而言，可以运用光学显微镜、扫描电子显微镜等仪器对冷却后试样的微观结构进行检测、分析。但是，在工业化生产过程中，搅拌过程中混合浆料的质量，如颗粒分布是否已经均勻、气体是否已经排出、界面结合是否良好等现象，难以进行实时监测，使得制备过程中复合材料浆料质量难以得到保证。因此，在搅拌铸造合成材料过程中，及时准确的检测出浆料质量就显得十分重要。到目前为止，有关搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合材料过程中，颗粒增强复合材料浆料质量快速检测方面的技术，国内外尚没有这方面的报道。
发明内容本发明的目的，在于解决搅拌铸造法制备颗粒增强金属基复合材料过程中浆料质量快速评判的问题，运用断口分析法和密度测试法对制备过程中复合材料质量进行评判，提供一种颗粒增强复合材料浆料质量的快速检测方法。实现本发明的步骤为①运用取液器，从在坩埚中复合材料浆料液面下取出适量颗粒增强复合材料浆料，待其冷却凝固后获得复合材料的块体试样；②运用阿基米德法测量所获得的块体试样的密度，并与该颗粒增强复合材料的理论密度进行比较，确定复合材料孔隙率；③敲击断所获得的块体试样，观察试样的断口宏观形貌，确定断口表面光洁程度和孔洞特征；④根据试样的孔隙率和断口表面特征，确定颗粒增强复合材料浆料的增强颗粒的分布特征和材料致也/又。本发明的有益效果在于1.通过断口分析和密度测量方法可以迅速的反映出所制备复合材料的质量，这有助于确保所制备复合材料的质量和指导材料制备工艺。2.本发明的检测方法具有检测设备投入少，信息反馈快捷的特点。图1是颗粒增强复合材料浆料质量的快速检测方法流程图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。参见图1。本发明所述颗粒增强复合材料浆料质量的快速检测方法的步骤如下①运用取液器，从在坩埚中复合材料浆料液面下取出适量的颗粒增强复合材料浆料，待其冷却凝固后获得复合材料块体试样；②运用阿基米德法测量所获得的块体试样密度，并与该种颗粒增强复合材料的理论密度进行比较，确定该复合材料的孔隙率；③敲击断所获得的块体试样，观察试样断口的宏观形貌，确定断口表面光洁程度和孔洞特征；④根据孔隙率和断口表面特征，确定颗粒增强复合材料浆料的致密度和增强颗粒分布特征。实施例使用电阻加热炉熔炼20kgZL104铝合金，对其进行除气、除渣处理后，降温至5800C，然后，将机械搅器放入熔体中在200rpm条件下不断搅拌熔体，均勻熔体的温度分布，同时向坩埚熔体表面通以氩气，减少熔体氧化；按照20%体积比配比SiC颗粒，称量出6.67kgSiC颗粒，对其进行1000°CX5小时的热处理，然后降温到250°C待用；将搅拌器旋转速度调整到800rpm，然后将降温到250°C的SiC颗粒逐渐添加到铝合金熔体中；搅拌一定时间后，运用取液器，从坩埚中复合材料浆料液面下20mm处取出适量的复合材料浆料，待其冷却、凝固后得一块体试样，再运用阿基米德法测量出试样实际密度，并将实际密度与该中复合材料理论密度(2.75g/cm3)相比较，进而计算出试样的孔隙率；敲击断试样获得具有断口的试样，观察断口形貌。如果断面光滑平整，则表明颗粒分布均勻；如果断面上具有大小分布不均的异形孔洞，则表明颗粒呈聚集的团块，且颗粒和熔体没有完全润湿；如果断面上具有圆形孔洞，则表明浆料中仍有气体没有排出，且圆形孔洞数量越多，则表明浆料含气量越大；如果断口上掉落散落的SiC颗粒，则表明颗粒完全没有被润湿，且颗粒分布极不均勻。根据对搅拌过程中各个时段浆料断口检测，可以检测出复合材料浆料质量的优劣，并能够实时调整复合材料制备工艺参数，从而获得颗粒分布均勻、致密度高的优质复合材料材料。在该试验条件下，搅拌过程中复合材料试样断口特征、孔隙率和试样微观结构分析结果如下搅拌铸造过程中试样断口特征、孔隙率及微观结构表1搅拌混合时实际密度理论密度孔隙率I颗粒分散质量的微观<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本发明中通过改变基体合金成分和类型、陶瓷颗粒类型或两者的混合比例，均可以运用搅拌铸造法制备出各种类型的颗粒增强金属基复合材料，其中，制备过程中浆料质量可以通过断口分析和阿基米德法检测出复合材料中颗粒-基体合金界面润湿性、颗粒分布和致密度，从而快速检测出复合材料的内部质量。最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。权利要求颗粒增强复合材料浆料质量的快速检测方法，其特征在于，有以下步骤①使用取液器，从坩埚中复合材料浆料液面下取出适量的颗粒增强复合材料浆料试样，待其冷却、凝固后获得颗粒增强复合材料块体试样；②运用阿基米德法测量所获得的块体试样的密度，并与颗粒增强铝基复合材料的理论密度进行比较确定复合材料的孔隙率；③敲击断所获得的块体试样，对试样断口的宏观形貌进行观察，考察断口表面的光洁程度和孔洞特征；④根据孔隙率值和断口表面特征，确定颗粒增强复合材料的致密度和增强颗粒分布特征。全文摘要本发明涉及一种颗粒增强复合材料浆料质量的快速检测方法，它适用于快速检测颗粒增强复合材料内部质量，可满足颗粒增强复合材料制备过程中复合材料浆料质量在线快速检测的需要。其方法是在复合材料制备过程中，在坩埚中一定位置处取出颗粒增强复合材料浆料试样，待其冷却凝固后获得的复合材料块体试样；运用阿基米德法测量颗粒增强金属基复合材料试样的实际密度，并与颗粒增强金属基复合材料的理论密度进行比较，确定试样材料的孔隙率；击断试样，观察被敲击断的试样断口宏观形貌，检测断口表面特征；根据孔隙率和断口表面特征确定复合材料中增强颗粒分布和材料的致密度。本发明可用于检测颗粒增强复合材料浆料质量，并具有检测速度快、成本低、可靠性高和方法简单等特点。文档编号G01N9/10GK101825550SQ20101017853公开日2010年9月8日申请日期2010年5月21日优先权日2010年5月21日发明者刘昌明,孙文菊,杨勇,林雪冬,王开,陈秀丽,黄笑宇申请人:重庆大学
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