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本文利用放电等离子体烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)工艺制备了体积分数为25%,30%和35%的Si3N4/6061Al复合材料,并对其显微组织与性能做了系统研究。对SPS工艺进行了探索,重点研究脉冲条件对制备的复合材料显微组织和力学性能的影响。采用优化的SPS工艺制备不同体积分数的复合材料,对复合材料的时效行为与界面反应进行了详细分析,并基于热力学原理计算了界面反应的吉布斯自由能。对不同体积分数的复合材料的力学性能、热物理性能进行研究,讨论了各自的影响因素。同时,对30%Si3N4/6061Al复合材料的超声钎焊性能进行了初步探索。研究了SPS脉冲条件对30%Si3N4/6061Al复合材料的影响。结果表明SPS制备的复合材料中增强体Si3N4出现了烧结连接的现象,随着脉冲条件的减小,Si3N4颗粒的烧结连接程度增强。复合材料界面反应受脉冲条件影响,随脉冲条件的减小界面反应程度逐渐加剧。脉冲条件对复合材料的力学性能研究结果表明,ton:toff为2:1时复合材料具有最优的综合力学性能,其抗拉强度499MPa,延伸率1.52%,弹性模量125GPa,断裂韧性19.3MPa·m1/2。其中,延伸率较ton:toff为10:1和ton:toff为2:5的复合材料分别提高了85.4%和31%;断裂韧性分别提高了58.2%和31.3%。研究了不同体积分数复合材料的时效行为并对其界面进行了研究。结果表明,与6061Al相比,复合材料的峰时效提前。25%和30%Si3N4/6061Al复合材料的峰时效和过时效分别为细小和粗大的β2,35%Si3N4/6061Al复合材料整个析出过程均为G.P.区。复合材料当基体为纯铝时,界面反应产物为Al N;当基体为6061Al时,Mg参与到界面反应中,使界面反应变得更复杂,主要界面产物为Mg3Al2N4和Al N。热力学计算的结果证明了上述界面反应物生成的可能性。研究了不同体积分数复合材料的力学性能、热物理性能并对材料的超声钎焊性能进行了研究。结果表明,随Si3N4体积分数增大,复合材料的拉伸强度逐渐提高,延伸率逐渐降低,而弯曲强度和断裂韧性均为先升高后降低,在Si3N4体积分数为30%最大。复合材料的热膨胀系数和热导率随Si3N4体积分数增大而减小,30%和35%的Si3N4/6061Al复合材料满足热膨胀系数的使用要求。对30%Si3N4/6061Al复合材料的超声钎焊性能研究发现,超声3s时母材的氧化膜完全破除,并有Si3N4颗粒进入焊缝中,剪切强度在一定超声时间范围内随时间的增加而增大,随温度升高而降低,在420℃超声3s时达到最大,为183MPa,此时断裂发生在母材。