Wie man Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasis verarbeitet

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Siliziumkarbid-Verbundwerkstoff auf Aluminiumbasis ist ein neuer Hochleistungswerkstoff, der aufgrund seiner ausgezeichneten mechanischen und thermischen Eigenschaften in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau, bei elektronischen Verpackungen und bei militärischen Ausrüstungen weit verbreitet ist.

Pulvermetallurgisches Verfahren
Die Pulvermetallurgie ist eine der am häufigsten verwendeten Verarbeitungsmethoden für Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasis. Die wichtigsten Schritte sind das Mischen, Pressen und Sintern von Siliziumkarbidpulver und Aluminiumpulver.
Mischen: Mischen Sie Siliziumkarbidpulver und Aluminiumpulver in einem bestimmten Verhältnis, um eine gleichmäßige Verteilung der Siliziumkarbidteilchen in der Aluminiummatrix zu gewährleisten.
Pressen: Pressen des gemischten Pulvers in einer Form, um einen Rohling in der gewünschten Form zu erhalten. Während des Pressvorgangs müssen Druck und Temperatur kontrolliert werden, um die Dichte und Festigkeit des Rohlings zu gewährleisten.
Sintern: Der gepresste Knüppel wird bei hoher Temperatur gesintert, um eine metallurgische Verbindung zwischen Aluminiumpulver und Siliziumkarbidteilchen herzustellen, die einen dichten Verbundwerkstoff bildet. Die Sintertemperatur und die Sinterzeit haben einen erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften der Verbundwerkstoffe.

Verfahren zum Schmelzen
Die Schmelzmethode besteht darin, Aluminium bei hoher Temperatur zu schmelzen, dann Siliziumkarbidteilchen oder -fasern hinzuzufügen und Verbundwerkstoffe durch Prozesse wie Rühren, Erstarren und Wärmebehandlung herzustellen.
Schmelzen: Schmelzen von Aluminium unter Hochtemperaturbedingungen.
Hinzufügen von Siliziumkarbid: Siliziumkarbidteilchen oder -fasern werden dem geschmolzenen Aluminium zugegeben und gründlich gerührt, um eine gleichmäßige Verteilung des Siliziumkarbids in der Aluminiummatrix zu gewährleisten.
Erstarrung: Die gerührte, geschmolzene Masse in die Form gießen und abkühlen lassen, bis sie fest wird.
Wärmebehandlung: Die Wärmebehandlung wird an verfestigten Verbundwerkstoffen durchgeführt, um deren mechanische und thermische Eigenschaften zu verbessern.

In-situ-Reaktionssyntheseverfahren
Bei der In-situ-Reaktionssynthesemethode werden Silizium und Kohlenstoff in die Aluminiumschmelze gegeben und die Reaktionsbedingungen so gesteuert, dass Siliziumkarbid entsteht und gleichmäßig in der Aluminiummatrix verteilt wird.
Hinzufügen von Silizium und Kohlenstoff: Zugabe von Silizium und Kohlenstoff in einem bestimmten Verhältnis zu geschmolzenem Aluminium.
Kontrolle der Reaktionsbedingungen: Durch Anpassung der Bedingungen wie Temperatur, Druck und Reaktionszeit reagieren Silizium und Kohlenstoff in der Aluminiumschmelze zu Siliziumkarbid.
Rühren und Erstarren: Rühren Sie die umgesetzte Schmelze, um die Siliziumkarbidteilchen gleichmäßig in der Aluminiummatrix zu verteilen, und gießen Sie sie dann zum Abkühlen und Erstarren in die Form.
Wärmebehandlung: Das verfestigte Verbundmaterial wird einer Wärmebehandlung unterzogen, um seine Gesamtleistung zu verbessern.

Andere Verarbeitungsmethoden
Neben den drei oben erwähnten Hauptmethoden gibt es viele andere Verarbeitungsmethoden, die zur Herstellung von Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffen auf Aluminiumbasis verwendet werden können, wie z. B. die Schmelzgusstechnologie, die Rührgusstechnologie, die drucklose Infiltrationstechnologie, die Gelgusstechnologie mit druckloser Infiltration, die Technologie des Pulverspritzgusses und der drucklosen Infiltration, die Hochdruckinfiltrationstechnologie für Verbundwerkstoffe mit Vakuumselbstinfiltration, die Sintertechnologie mit Vakuumheißpressen, die Technologie für halbfeste Verbundwerkstoffe mit Hochenergie-Ultraschall, die Reibrührtechnik und die Technologie für Verbundwerkstoffe mit Zerstäubung und Pulvermetallurgie. Diese Verfahren haben jeweils ihre eigenen Merkmale und eignen sich für die Herstellung von Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffen auf Aluminiumbasis mit unterschiedlichen Formen und Eigenschaften.

Anwendungsbereich
Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasis werden aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in verschiedenen Bereichen eingesetzt:
Luft- und Raumfahrt: Wird für wichtige Teile wie Flugzeugrümpfe und Triebwerkskomponenten verwendet, um die Leistung und Zuverlässigkeit von Flugzeugen zu verbessern.
Kraftfahrzeug: Wird zur Herstellung von leichten Karosserieteilen, Motorkomponenten usw. verwendet, um die Leistung und Kraftstoffeffizienz von Kraftfahrzeugen zu verbessern.
Elektronik: Wird bei der Herstellung von elektronischem Verpackungsmaterial, Leiterplatten usw. verwendet, um die Leistung und Zuverlässigkeit von elektronischen Produkten zu verbessern.
Militärische Ausrüstung: zur Herstellung von Hochleistungskomponenten für militärische Ausrüstungen, die den Anforderungen an hohe Festigkeit, hohe Zuverlässigkeit und hohe Betriebstemperaturen genügen.

Es gibt verschiedene Verarbeitungsmethoden für Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasismit jeweils einzigartigen Vorteilen und Anwendungsmöglichkeiten. Bei praktischen Anwendungen müssen Faktoren wie die Leistungsanforderungen, Form und Größe sowie die Produktionskosten von Verbundwerkstoffen umfassend berücksichtigt werden, um geeignete Verarbeitungsmethoden auszuwählen. Angesichts der kontinuierlichen technologischen Entwicklung wird davon ausgegangen, dass in Zukunft weitere neue Verarbeitungsmethoden und -technologien entwickelt werden, die mehr Raum und Möglichkeiten für die Herstellung und Anwendung von Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffen auf Aluminiumbasis bieten.