【摘　要】SiC顆粒增強鋁基復合材料耐磨性強、散熱性好，是制造汽車剎車轂的先進高性能材料。本文采用組織分析的方法，研究了液態機械攪拌鑄造法制備鋁基復合材料中顆粒分散均勻度的影響因素。結果表明：隨著溫度的升高，SiC顆粒在鋁液中的分散均勻度呈拋物線狀分布，溫度高于775℃后會有較多的界面產物生成，阻礙了SiC顆粒的分散。優化后的工藝能數為：攪拌時間25min，攪拌溫度750～775℃。
　　【關鍵詞】SiC顆粒；復合材料；剎車轂
　　目前汽車剎車系統有碟剎和轂剎兩大類，碟剎比轂剎的散熱好，在高速狀態下制動效果好。而相對低速且需要制動力大的卡車、巴士等，大多仍采用轂剎，它的優點是所使用的裝置比剎車碟小，還可以安裝手動剎車機構，制動力大，安全性好。為了改善轂剎散熱性差的缺點，人們開始研究利用散熱性好的鋁合金、鎂合金等導熱性好的材料制造剎車轂，但這些材料的耐磨性較差，不適于制造對耐磨性要求極高的剎車轂。為了改變這一現狀，科技工作者提出了利用比強度和比剛度高的顆粒增強鋁基復合材料的方法，是目前廣泛研究的熱點。SiC顆粒增強鋁基復合材料的耐疲勞性好、密度小、熱膨脹系數低、硬度大，具有極好的耐磨性，用它制造的剎車轂，可以綜合碟剎和轂剎的優點，并大大降低零部件的重量，有利于節能減排，是制造高性能汽車剎車轂的材料。常用的液態機械攪拌鑄造法會使SiC顆粒團聚和偏聚，造成在基體中分散不均勻[1-6]，降低了材料的力學性能。本文研究了改變攪拌溫度和攪拌時間，使SiC顆粒與鋁液發生適度的界面反應，促進與基體鋁液的潤濕，有效改善SiC顆粒的分散均勻度，取得了明顯的效果，為工業生產提供了科學依據。
　　1、實驗方法
　　基體材料選用含Si量7%～8%的鋁硅合金，增強相為SiC顆粒（加入量為鋁合金體積分數的10%～15%）。熔煉過程為：通入氬氣進行保護→鋁錠熔化→添加合金元素→熔煉→用氬氣輸入SiC顆?！鷶嚢琛o置→澆注，通入氬氣不但可以造成保護氣氛，還能將SiC顆粒輸送到基體合金熔液中。攪拌時間及溫度如表1所示。使用JSM7500F場發射掃描電鏡觀察SiC顆粒與基體的界面反應并進行能譜分析。
　　2、結果與討論
　　不同攪拌時間下的SiC顆粒分布情況如圖1所示，從圖1中可以看出，攪拌時間為25min時的分散度佳，攪拌時間為15min和35min時效果均不理想，這說明并不是時間越長分散度越好。
　　綜合觀察圖2中不同溫度下的SiC顆粒分散均勻度，可以看出：SiC顆粒在鋁液中的均勻度呈一條拋物線狀分布，725℃時分散度很差，750℃時較好，775℃時又變稍差，800℃時更差。這說明隨著溫度的變化，界面反應的輕重影響著SiC顆粒的分散均勻度。當攪拌溫度為725℃時，SiC顆粒與鋁液之間界面反應小，出現團聚現象。隨著攪拌溫度的升高，SiC顆粒的分散均勻度逐漸變好，隨后反而呈下降趨勢。造成這種現象的原因是：隨著溫度的升高，界面反應越來越強烈，有利于SiC顆粒的分散均勻。但由于隨之而來的界面反應產物的生成，反而會造成團聚現象的出現，圖2c中甚至出現了偏析。
　　綜合考慮，取750～775℃為佳攪拌溫度，此時SiC顆粒與鋁液之間有一定的界面反應，但并不嚴重，反應產物較少，SiC顆粒的分散均勻度好。
　　以及兩者間界面反應產物（A、B點）的能譜
　　由能譜分析可以確定，SiC顆粒與鋁液之間界面反應的產物為AlXCY相，這種界面產物，具有模糊的正六方片狀結構，有點類似氧化鋅的形貌。正是這種界面反應產物的生成，使其在某一處優先形核，阻礙了SiC顆粒在基體鋁液中的分散，造成在較高的溫度下SiC顆粒均勻度反而下降的結果。
　　采用攪拌時間25min，攪拌溫度750～775℃的工藝條件，利用液態機械攪拌鑄造法，制造出顆粒增強鋁基復合材料，通過與鑄鋼、鋁合金等常用剎車轂材料進行耐磨性、散熱性的工況模擬對比實驗，發現SiC顆粒增強鋁基復合材料用來制造剎車轂具有明顯的綜合優勢。
　　3、結論
　?。?）SiC顆粒增強鋁基復合材料耐磨性強、散熱性好，是制造汽車剎車轂的先進高性能材料。
　?。?）隨著溫度的升高，SiC顆粒在鋁液中的分散均勻度呈拋物線狀分布，溫度高于775℃后會有較多的界面產物AlXCY生成，阻礙了SiC顆粒的分散。
　?。?）液態機械攪拌鑄造法優化后的工藝能數為：攪拌時間25min，攪拌溫度750～775℃。