Effect of plastic deformation treatment on microstructure and comprehensive properties of SiC_w reinforced 2000 series aluminium matrix composites

ABSTRACT

SiC whisker (SiC_w) reinforced 2000 series aluminium matrix composites (AMCs) with superior strength of 500 MPa were successfully prepared by traditional powder metallurgy, plastic deformation and heat treatment. The effect of plastic deformation treatment on their microstructure and comprehensive properties were investigated using an optical microscope (OM), scanning electron microscope (SEM) and its equipped energy dispersive spectrometer (EDS), respectively. The phases and contribution of dislocation strengthening were analysed using an X-ray diffraction (XRD). The results showed that the secondary extrusion had the best effect on the grain refinement and dispersing reinforcement; and the forging also increased the number of equiaxed grains, which failed to completely eliminate the pore defects. The relative density of primary extruded AMC was 98.05%, which was improved after the secondary extrusion and forging by 1.46 and 1.07%, respectively. Compared with the primary extruded AMC, the electrical conductivity was reduced by 3.47% after the secondary extrusion and increased by 8.40% after the forging. On the basis of primary extruded AMC, the secondary extrusion increased the hardness, tensile strength and elongation by 14.16, 6.15, and 6.67%, respectively; while the forging slightly decreased the hardness, tensile strength and elongation by 3.15, 2.85, and 6.67%, respectively.

On a préparé avec succès des composites à matrice d’aluminium (AMCs) de la série 2000 renforcés de trichites de SiC (SiC_w) avec une résistance supérieure de 500 MPa, par métallurgie des poudres traditionnelle, déformation plastique et traitement thermique. On a étudié l’effet du traitement de déformation plastique sur leur microstructure et leurs propriétés globales à l’aide d’un microscope optique (MO), d’un microscope électronique à balayage (MEB) équipé de son spectromètre à dispersion d’énergie (EDS), respectivement. On a analysé les phases et la contribution du renforcement des dislocations à l’aide de la diffraction des rayons X (XRD), et l’on a mesuré la dureté et la conductivité électrique en utilisant respectivement un appareil de dureté Vickers et un conductimètre à courants de Foucault. On a évalué les effets du traitement de déformation plastique sur la propriété de traction des AMC en utilisant une machine de traction. Les résultats ont montré que l’extrusion secondaire avait le meilleur effet sur l’affinement de grain et le renforcement par dispersion; le forgeage a également augmenté le nombre de grains équiaxes, ce qui n’a pas réussi à éliminer complètement les défauts poreux. La densité relative de l’AMC primaire extrudé était de 98.05%, laquelle était améliorée après l’extrusion secondaire et le forgeage par 1.46% et 1.07%, respectivement. En comparaison avec l’AMC primaire extrudé, la conductivité électrique était réduite de 3.47% après l’extrusion secondaire et augmentait de 8.40% après le forgeage. Sur la base de l’AMC primaire extrudé, l’extrusion secondaire augmentait la dureté, la résistance à la traction et l’élongation de 14.16%, 6.15% et 6.67%, respectivement, alors que le forgeage diminuait légèrement la dureté, la résistance à la traction et l’élongation de 3.15%, 2.85% et 6.67%, respectivement.

KEYWORDS:

• SiC whisker (SiC_w)
• aluminium matrix composites (AMCs)
• plastic deformation treatment
• hardness
• electrical conductivity
• tensile property

Disclosure statement

No potential conflict of interest was reported by the author(s).

Additional information

Funding

The authors would like to acknowledge the Key Projects of the 13th Five-Year Plan Equipment Pre-research Foundation of the Ministry of Equipment Development of the Central Military Commission of China [No: 6140922010201] and the Key Projects of Research and Development of Zhenjiang [GY2018021].