采用超声搅拌铸造工艺制备并表征了以稻壳衍生二氧化硅（SiO2）增强的Al-Zn-Mg复合材料

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Synthesis and Characterization of Al-Zn-Mg Composites Reinforced with Rice Hull-Derived SiO2 using Ultrasonic Stir Casting Route

稻壳热解制备SiO?增强铝基复合材料的力学与摩擦学性能研究。通过超声波搅拌铸造制备AA7075-SiO?复合材料，添加量2-8wt.%。结果表明6wt.% SiO?复合材料抗拉强度提升27.99%，在10-20N载荷下磨损率最低。微观结构分析显示基体合金存在层状共晶结构，SiO?增强显著改善材料性能，但需控制添加量以避免孔隙形成。

　　

摘要

本研究重点探讨利用农业废弃物（稻壳）通过热解过程生产含有SiO₂的副产品。其目的是用SiO₂替代传统增强材料，以实现可持续发展。采用超声波搅拌铸造技术制备了金属基复合材料（MMCs），将稻壳废弃物中的SiO₂增强剂添加到熔融的AA7075基体合金中。研究评估了这些复合材料的抗拉强度、屈服强度和耐磨性能，并将其与整体材料进行了对比。增强剂的添加比例范围为2%至8%，每增加2%的SiO₂。通过场发射扫描电子显微镜（FESEM）和能量色散谱（EDS）分析研究了复合材料的微观结构。光学显微镜（OM）观察结果显示，基体合金在树枝晶区域具有层状共晶结构，包含α(Al)和η(MgZn₂)相，以及一些枝晶间的S(Al₂CuMg)相。值得注意的是，含有6% SiO₂的AA7075复合材料的极限抗拉强度比基体合金提高了27.99%。在10N、15N和20N的负载下，含有6% SiO₂的复合材料的磨损率最低。选择合适的SiO₂添加比例至关重要，以避免形成孔隙，因为孔隙可能会对复合材料的机械性能和摩擦学性能产生不利影响。