SiC含量对SiC_p/4047Al复合材料组织及摩擦性能的影响

Effect of SiC content on microstructure and friction properties of SiC_p/4047Al composites

摘要

通过在4047Al合金中引入不同质量分数（0、15%、25%、35%）的SiC颗粒，采用放电等离子烧结技术制备了SiC_p/4047Al复合材料，系统分析了其微观组织、力学性能及摩擦磨损行为.结果表明：复合材料致密度在98%以上，SiC颗粒分布均匀，无显著团聚缺陷；随着SiC含量（质量分数，全文同）增加，材料硬度显著提升，4047Al-35SiC试样的硬度较基体材料提高约77%.摩擦磨损实验显示，外加载荷增大导致平均摩擦系数降低且波动幅度减小；在不同载荷下，复合材料因三体磨粒磨损，其摩擦系数随SiC含量提高逐渐升高.磨损机制随SiC含量变化呈现规律性转变：低含量时以剥层磨损为主，中含量时转为氧化磨损与磨粒磨损共存，高含量下则表现为黏着磨损与磨粒磨损协同作用.

Abstract

By introducing SiC particles with different mass fractions （0， 15%， 25%， 35%） into the 4047Al alloy， SiC_p/4047Al composite materials were prepared using spark plasma sintering （SPS）. The microstructure， mechanical properties， and tribological behavior of the composites were systematically analyzed. The results show that the composites exhibit a relative density exceeding 98%， with uniformly distributed SiC particles and no significant agglomeration effect. As the SiC content increases， the material hardness improves significantly： the hardness of the 4047Al-35SiC sample increased by approximately 77% compared with the matrix material. Tribological tests reveal that an increase in external load leads to a decrease in the average friction coefficient and a reduction in its fluctuation range. Under varying loads， the friction coefficient of the composites gradually increases with higher SiC content， primarily due to three-body abrasive wear. Furthermore， the wear mechanism transitions systematically with SiC content： delamination wear dominates at low SiC content， oxidative wear and abrasive wear coexist at medium content， and adhesive wear and abrasive wear act synergistically at high SiC content.

Graphical abstract

关键词

SiC颗粒 / 铝基复合材料 / 放电等离子烧结 / 摩擦磨损性能

Key words

SiC particles / alumina-matrix composites / spark plasma sintering / friction and wear properties

铝硅合金因其优异的铸造流动性、低热膨胀系数及良好的耐磨性，在汽车发动机缸体、活塞和电子封装等领域占据重要地位^［1-3］.作为典型的共晶合金，4047Al硅合金凭借其高硅含量（约12%），不仅继承了上述优势特性，更展现出优异的耐腐蚀性、导热性能及尺寸稳定性，因而被广泛应用于高精度零部件制造领域^［4-6］.然而，随着现代工业对材料轻量化与耐久性需求的提升，传统铝硅合金在高速、高载荷工况下易出现裂纹扩展、摩擦系数波动大以及磨损率升高等问题，严重制约了其在特定环境中的可靠性与寿命^［7］.摩擦磨损性能作为材料服役寿命的核心评价指标，直接影响机械系统的能效与维护成本.当前，引入增强相（如陶瓷颗粒）是改善铝基复合材料摩擦学特性的有效途径.其中，碳化硅（SiC）颗粒因具有高硬度、优异热稳定性及与铝基体良好的界面相容性，可显著提升复合材料的承载能力与抗磨损性能^{［8， 9］}.基于此开发的SiC颗粒增强铝基复合材料（SiC_p/Al）兼具合金基体的综合性能与增强相的功能特性，是一种备受关注的高性能复合材料^［10-12］.近年来其应用已经向汽车、体育和电子仪表等民用工业领域扩展，并展现出了巨大的发展前景^［13］.

目前，关于SiC颗粒增强铝硅合金的研究主要集中于低SiC含量（<20%）复合材料的性能优化^［14-15］，且大多数侧重于力学性能的探讨^［16］，如Madeira等^［17］研究表明，增大SiC粒径能够提升SiC_p/Al-Si复合材料阻尼性能，颗粒尺寸可调控材料刚度和减振能力，且复合材料性能优于基体合金；Pan等^［18］研究了SiC_p/A356复合材料的热疲劳裂纹行为，复合材料经150次热循环后萌生裂纹并沿界面扩展，颗粒分布能够抑制裂纹扩展.然而，当前对于高SiC含量（≥25%）复合材料体系的研究仍相对欠缺.此外，以往的研究主要采用铸造或传统粉末冶金工艺进行制备.如Shetty等^［19］通过搅拌铸造法制备了含Mg（0~1.5%）的SiC_p/Al-Si复合材料，研究了Mg溶解及时效温度对材料性能的影响；任俊鹏等^［15］研究了Cu元素含量对粉末冶金法（热压烧结）制备的SiC_p/Al-Si复合材料组织与性能的影响.这些方法在制备高SiC含量铝基复合材料时，容易导致颗粒团聚及界面脆性相（如Al₄C₃）的生成等问题.

与低含量体系相比，高含量SiC的引入可显著提升铝基复合材料的硬度与承载能力，从而在高载荷等苛刻条件下表现出更优异的耐磨特性.然而，当SiC质量分数过高时，颗粒团聚与界面结合弱化问题加剧，易诱发裂纹萌生并加速磨损^［20］.因此，探索高含量SiC（如35%）复合材料的摩擦学性能及其失效机制，对平衡材料耐磨性与可靠性至关重要.放电等离子烧结技术（SPS）凭借其快速致密化特性，可有效抑制颗粒团聚及界面反应，获得更细小的晶粒和更均匀的微观组织结构^{［21， 22］}，因此在制备高SiC含量复合材料时能够显著提高其致密度.此外，SPS工艺还有助于改善复合材料的磨损性能^［23］.因此本文采用放电等离子烧结技术制备 SiC_p/4047Al 复合材料，对材料微观结构及摩擦磨损性能进行研究，探讨SiC质量分数对相组成、显微结构、致密度、显微硬度和摩擦磨损性能的影响，通过揭示SiC颗粒与基体的协同作用机制，阐明材料摩擦磨损性能的优化机理，为开发高性能耐磨铝基复合材料提供理论指导和技术支撑.

1 实验材料及方法

1.1 材料制备

实验用普通市售SiC粉末作为增强体，颗粒粒径在10~30 μm之间；4047Al粉作为基体，颗粒粒径基本在20~40 μm之间.表1为4047Al粉体的化学成分组成，图1为4047Al粉体和SiC颗粒的扫描电镜照片.在烧结之前分别制备SiC质量分数为0、15%、25%、35%的混合粉末，随后使用行星球磨机以160 r/min 的转速、2∶1的球料比（质量比）进行2 h低能球磨，确保粉末均匀分散.利用放电等离子烧结装置进行烧结制样，制备出4种SiC质量分数的试样.

1.2 性能表征

依据阿基米德排水法测量试样的体积密度，根据混合法则计算试样的理论密度，取试样的体积密度与理论密度的比值即为试样的相对密度（致密度）.

使用SmartLab SE型的X射线多晶粉末衍射仪（XRD）对复合粉末及烧结试样进行物相分析.实验参数设置：Cu靶Kα辐射源（λ=0.15 406 nm），管电压40 kV，管电流40 mA，扫描角度范围5°~90°，扫描速率5°/min.所有数据均通过Jade 6.0软件进行物相标定.

通过HVS-1000型数显维氏显微硬度计进行硬度测试.测试参数：载荷200 g（1.96 N），保载时间 15 s，每个试样表面沿对角线方向以0.5 mm间隔均匀选取5个测试点，剔除最大偏差值后取平均值.

使用金相显微镜与FEI Quanta 200型扫描电镜对试样进行观察与分析.

摩擦学性能评价采用SFT-2M型球-盘摩擦试验机，试样经线切割加工为20 mm×15 mm×10 mm规格，表面抛光至Ra=0.1 μm.对磨副选用ϕ5 mm GCr15轴承钢球（硬度62±1 HRC），摩擦磨损试验的具体参数可参见表2.

2 试验结果与讨论

2.1 致密度分析

基于阿基米德排水法测定4种复合材料的致密度，结果如表3所示.表3数据显示，当SiC的质量分数达到35%时，复合材料的实测密度与理论密度之间的差异最大，且其致密度也最小.其原因在于，当SiC含量过高时，SiC颗粒无法完全被铝基体包裹，并且在球磨过程中，SiC颗粒与钢球、球磨罐壁以及其他SiC颗粒发生碰撞，相互嵌入铝基体颗粒的表面，形成“颈圈”^［24］，增加了碳化硅颗粒发生团聚的概率.这一现象在烧结过程中阻碍了铝基体的变形流动，导致其无法有效填充颗粒之间的空隙，从而影响了SiC_p/Al复合材料的致密化过程.

2.2 物相分析

4047Al合金为共晶Al-Si合金，其凝固过程中主要析出共晶相（α-Al+Si），因此在图2的XRD图谱中可以观察到α-Al相和Si相的典型强衍射峰.此外，图谱中还显示，在不同SiC含量的复合材料中，铝的衍射峰尖锐且强烈，表明铝的结晶度较高，纯度较好.同时没有形成氧化物或其他杂质相，表明烧结过程中没有形成Al₄C₃等杂质相，验证了放电等离子烧结工艺制备SiC_p/4047Al复合材料的可行性.根据与PDF卡片的对比分析，SiC的主要衍射峰出现在34.77°、35.62°和60.02°的角度位置，随着复合材料中SiC质量分数的增加，XRD图谱中SiC衍射峰逐渐增强，说明铝基复合材料中SiC增强相的含量也在随之增加.

2.3 显微组织分析

如图3所示，不同SiC_p含量试样中SiC颗粒的形态基本一致，SiC颗粒较为均匀地分布在铝合金基体中；材料组织较致密，未发现明显裂纹和气孔缺陷.在SPS过程中，晶粒表面容易发生活化，表面扩散的物质传递也因此得到促进.在脉冲电流加热和垂直单向压力的作用下，晶粒的体扩散与晶界扩散均得到显著增强，从而加速了材料的致密化过程^［21］.

基体中可见大量2～5 μm细小分布的深色块状物，为材料制备时所形成的析出Si相.相比于针状或片状的析出相，块状析出相能够有效地减少应力集中，改善材料强塑性匹配^［25］.如图3（a）所示，基体4047Al中存在析出相的团聚现象，有可能导致在摩擦磨损过程中摩擦界面不均匀，使得摩擦系数波动增大，影响材料在动态工况下的稳定性.而在图3（b）、（c）和（d）中，观察到细小的第二相均匀地分布在基体中，未出现明显团聚现象.

结合XRD结果可以判断，SiC颗粒与基体之间界面干净、无脆性相、无明显孔洞与裂纹，界面结合状态良好，能够保证载荷在界面处有效传递.

2.4 硬度分析

图4为SiC_p/4047Al复合材料的硬度值柱状图对比.由图可见，SiC_p/4047Al复合材料的维氏硬度随着SiC含量的增加而显著提高.当SiC质量分数为35%时，硬度达到最大值（94.1HV），较基体材料提高约77%，而显微硬度的提高可以显著增强材料的耐磨性^［26］.其原因可以归结为以下几点：

1） SiC作为一种极为坚硬的陶瓷材料，具有较高的硬度.随着SiC颗粒含量的增加，复合材料中硬质相的比例增大，从而整体硬度得以提升.

2） 4047Al为高硅共晶合金，纯基体中易出现共晶Si团聚与粗大化，易造成应力集中与变形不均.添加SiC后，SiC颗粒在SPS快速致密化过程中成为异质形核点，有效细化基体共晶Si，并抑制Si相团聚，使组织更均匀、承载更稳定.同时，SPS工艺避免了界面脆性相生成，SiC与基体结合紧密，共同使材料抗变形能力大幅上升，硬度显著提高.

3） 随着SiC含量的增加，复合材料表面SiC颗粒的数量也逐渐增加，这有助于更有效地分散外部施加的压力，从而使得基体表面更加难以发生压缩变形，强化效果更加显著.

4） SiC含量提高后，由于4047Al基体与SiC颗粒之间的热膨胀系数存在差异，SPS烧结过程中，试样内部的残余应力增多.这些残余应力能有效地抵消外部施加的压力，表现为材料表面在微观区域的变形抗力提升，进而显著提高了显微硬度^［27］.

2.5 摩擦磨损性能分析

在对材料摩擦磨损性能的研究中，选择合适的摩擦条件对于准确揭示材料在实际应用中的性能表现至关重要.载荷是影响材料摩擦磨损过程的关键因素之一，不同的载荷大小会显著影响材料表面的接触应力、摩擦系数以及磨损机制.通过梯度化载荷设计，能够有效揭示不同SiC含量复合材料在摩擦过程中磨损机制的转变规律.

在摩擦磨损实验中，选取5、10及20 N三种载荷进行测试，涵盖了从轻载到中载再到较高载荷的不同工况，能够较全面地评估复合材料在不同工作环境下的摩擦磨损行为，研究载荷对材料摩擦磨损机制的影响规律，为SiC_p/4047Al复合材料在复杂工况下的性能预测与优化提供理论支撑.

2.5.1 摩擦系数分析

4种不同SiC质量分数的试样在不同载荷下的摩擦系数曲线如图5所示，所有试样在60 min内均未发生失效.在试验初期，摩擦系数迅速增加，并出现较大的波动，约10 min后，摩擦系数趋于稳定.通过观察摩擦系数变化曲线，得出以下几点结论.

1） 随着载荷的增加，材料的摩擦系数呈现下降趋势.依据Hertz接触模型，载荷增大导致接触压力升高，产生的热量使基体软化，对钢球的阻碍作用减弱.同时，摩擦配副表面在摩擦热作用下发生氧化，形成了硬度远大于基体的机械混合层，达到了固体润滑的效果，二者共同作用导致平均摩擦系数降低.

2） 随着外加载荷的增加，复合材料的瞬时摩擦系数波动幅度减小.这是由于外加载荷增加致使接触面压力增大，从而扩大了接触面积，减少了局部高摩擦区域的形成，进而使复合材料的瞬时摩擦系数波动幅度减小.

3） 基体4047Al试样的摩擦系数波动幅度最大，尤其在5 N与10 N载荷下更为显著.

如表4所示，在三种不同载荷下，不同SiC含量复合材料的摩擦系数曲线呈现出明显的差异.平均摩擦系数依次从大到小为SiC含量0、35%、25%、15%，呈现出非线性规律.这是因为添加一定量SiC颗粒可提高复合材料表面硬度，降低摩擦系数；但当SiC含量进一步增加时，摩擦过程中裸露的SiC颗粒对摩擦产生阻碍作用，且更硬的磨屑易导致三体磨粒磨损，使得摩擦系数上升^［28］.

2.5.2 磨损率分析

试样在不同载荷下的磨损率如图6所示.在相同外加载荷条件下，SiC增强复合材料表现出优于基体合金材料的耐磨性能，并且随着SiC含量的提高，复合材料的耐磨性能进一步改善.

显然，磨损率随着外加载荷的增加而增加.随着载荷的增大，接触压力和温度也相应升高.在相同的摩擦条件下，添加SiC颗粒的复合材料的磨损率远低于基体材料4047Al，表明复合材料在相同载荷下的耐磨性明显更佳.例如，当施加10 N载荷时，三种复合材料的平均磨损率仅为2.29×10^-4 mm³/（N·m），而4047Al基体材料的磨损率为6.51×10^-4 mm³/（N·m），约为前者的2.8倍.

在20 N的载荷下，4种试样的摩擦磨损进入严重磨损阶段，磨损率显著增加.基体材料因缺乏增强相，在20 N载荷下磨损加剧，导致其磨损率增速（24.5%）显著高于35%SiC试样（17.1%）.这说明，当SiC含量达到35%时，颗粒增强效应不仅降低了绝对磨损率，还有效延缓了磨损率随载荷的上升趋势，具备应对更高载荷工况下各类应用场景的能力.

摩擦系数与磨损率呈现出不一致的变化规律，这是由于二者物理意义与主导机制存在明显的差异.摩擦系数表征界面摩擦阻力，受SiC强化效应与三体磨粒磨损共同调控：低含量SiC提升硬度、减小黏着，使摩擦系数下降，高含量SiC裸露颗粒增多，磨屑加剧三体磨粒磨损，导致摩擦系数回升，因此呈非线性变化.磨损率反映材料流失体积，主要取决于材料承载与抗剥落能力，SiC含量升高持续增强复合材料硬度与结构稳定性，有效抑制剥层与塑性变形，故磨损率随SiC增加单调降低.两种性能的主导影响因素不同，使得变化规律存在明显差异，这一现象符合颗粒增强铝基复合材料的摩擦学特性.

2.5.3 磨损表面形貌分析

图7所示为不同载荷与SiC含量组合下复合材料的磨损表面形貌，横向梯度SiC含量递增（0~35%），纵向梯度载荷逐步提升（5~20 N）.

所有试样磨损表面均呈现典型平行犁沟特征，表明材料在摩擦过程中普遍经历塑性变形与磨粒磨损过程，伴随有不同程度的层状剥落现象.

从载荷变化来看：

1） 在低载荷下，复合材料摩擦表面较为平坦完整，零星存在一些浅划痕和黏着坑，细小磨屑附着于磨损表面.

2） 随着外加载荷增加，划痕形貌向纵深扩展，由黏着引起的剥离区域急剧增加，在摩擦表面可以看到明显的裂纹，并且破碎程度增加.

3） 当外加载荷进一步增加时，犁沟显著加深，出现大面积的剥离层，并且由于剥离层的破裂而形成的大量磨屑颗粒附着于摩擦表面，此时的磨损机制以剥层磨损和磨粒磨损为主.

从SiC含量变化来看：

1） 基体材料4047Al试样磨痕表面在四者中最为粗糙，剥层更加严重，因硬度不足产生了显著塑性变形，而随着SiC含量的增加，复合材料试样的磨痕更为平整，犁沟更浅，说明加入SiC颗粒能够提高材料的耐磨性能.

2） 4047-15SiC试样的磨损面仍较为粗糙，磨损表面可见大量由塑性变形引起的块状剥落区域，并且出现较深的犁沟，基体沿滑动方向出现裂纹.SiC的含量增至25%时，试样磨损表面仅存在较浅且不连续的犁沟，并且有较为明显的流线型或金属塑性流动痕迹，同时伴随着一些细小磨损表层碎片的脱落［如图7（f）所示］，此为黏着磨损的主要表现形式.

3） 当SiC的含量增至35%时，试样磨损表面较为平整，仅可观察到较浅的犁沟和少量小粒径磨屑，只出现少量微裂纹、凹坑等缺陷，此时，试样以黏着磨损和磨粒磨损为主要的失效机制.

结合显微组织特征可知，SiC颗粒在SPS烧结过程中对4047Al基体中的共晶Si相起到明显细化作用，同时抑制了基体中Si相的团聚，使材料整体组织更加均匀.这种组织优化能够降低摩擦界面的应力集中程度，减少局部严重塑性变形与剥层现象，使磨损表面更为平整.此外，SPS工艺有效避免了Al₄C₃等脆性界面相的产生，使SiC与基体保持良好结合，在摩擦过程中可减少颗粒过早脱落，进一步提升材料的抗磨粒磨损与抗剥落能力.

2.5.4 磨损表面元素分析

摩擦过程中材料的磨损行为往往伴随表面氧化、增强相剥离、基体塑性流动及摩擦副材料转移等复杂现象，仅依赖形貌观测难以区分其主导机制.EDS测试能够通过元素分布特征识别氧化层覆盖区域、颗粒剥落痕迹或外来材料嵌入现象，从而帮助分析黏着磨损、磨粒磨损或氧化磨损的主导关系.

图8为高载荷（20 N）下4种含量试样的磨痕表面EDS能谱分析结果，结果表明所有磨损表面出现了不同程度的氧化现象.基体合金表面的氧含量相对较低（见表5），这是由于其形成的氧化膜相对较薄且易在摩擦中破裂剥离，暴露出更多的金属表面；加之铝的热导率相比SiC更高，能快速传导热量，抑制了氧化反应.例如，在图8（a）中，剥层部分氧含量较低，剥层区域的裸露金属因暴露时间短，未能充分氧化，导致氧含量显著低于周围区域.

相比之下，SiC颗粒加入合金后，摩擦热使局部温度升高，促进了氧化反应.低SiC含量时，铝基体暴露面积大，氧化反应显著；随着SiC含量增加，虽局部温度升高加剧，但更多的SiC颗粒促使更稳定SiO₂保护膜生成，缩小了铝基体裸露面积，减缓了氧化反应.

如图8（c）~（d）所示，含质量分数25%和35% SiC的复合材料的磨痕表面被Fe元素覆盖.由于4047铝合金中Fe元素的含量极低，可推测在摩擦过程中，由于接触面之间的高温和高压作用，材料表面可能发生了局部熔化或黏附，导致摩擦副中的不锈钢磨球发生表面脱落并附着到磨损表面上，进而发生了黏着磨损.进一步观察发现，4047Al-35SiC磨损表面的Fe元素含量较高，达到了19.74%（见表6）.这是由于当SiC含量提升时，坚硬的SiC颗粒与磨球的相互作用更加显著，导致铁元素脱落加快；同时，摩擦界面的温度升高，进一步促进了Fe元素的转移.相比之下，SiC含量较低的4047Al-15SiC试样由于摩擦力和温度较低，未能检测到显著的Fe元素转移.

图9为35%含量的复合材料在不同载荷条件下的EDS能谱分析结果，元素分布呈现以下演变规律：

1） Fe元素含量随载荷增加呈递增趋势，由10.34%提升至19.74%.这是由于随着载荷增大，摩擦过程中的接触压力增大，导致不锈钢磨球表面磨损加剧，更多的Fe元素脱落并转移至复合材料表面.

2） Si元素含量逐渐降低，由29.45%降至19.51%.这可能是由于在较高载荷下，复合材料表面发生了更严重的磨损和局部加热，导致SiC颗粒与基体结合力减弱并发生脱落，SiC颗粒的损失或迁移使得Si元素的含量下降.例如，在图9（c）中，磨损较为严重的区域（左图白色区域）Si元素含量明显较低.

由EDS结果可以进一步说明，洁净稳定的界面对摩擦过程中的氧化行为与元素转移具有显著调控作用.由于未出现脆性界面相，SiC颗粒与基体结合牢固，界面不易开裂，既降低了磨屑大量生成的可能，也缓解了剧烈氧化带来的材料损伤.同时，细化且均匀分布的共晶Si相配合稳定的界面结合，使摩擦界面受力更加均匀，有利于减轻黏着磨损与磨粒磨损的耦合破坏作用，使复合材料表现出更优的摩擦磨损稳定性.

对20 N载荷下4047Al-35SiC复合材料磨损表面附着的磨屑进行点扫描分析，结果如图10所示.磨屑的成分中Si较高，主要源于较大的剪切应力迫使SiC颗粒脱离铝基体，这些磨损碎屑就充当了除钢球和摩擦表面外的第三体，在接触表面之间滚动或滑动，导致表面磨损和划伤，验证了三体磨损机制的存在，与瞬时摩擦系数分析结果一致.

不同试样的磨损机制的半定量分析参见表7.该结果基于SEM形貌特征、EDS氧含量与铁元素转移、摩擦曲线稳定性综合判定，以♦数表征各磨损机制的相对贡献程度，实现不同含量与载荷下机制对比.

3 结 论

本文采用放电等离子烧结法成功制备了4种不同SiC质量分数（0、15%、25%、35%）的SiC_p/4047Al材料，并对该复合材料的微观组织、力学性能进行了研究，分析了试样在不同载荷下的摩擦磨损行为，获得以下主要结论.

1） 放电等离子烧结技术制备的4047Al及SiC_p/4047Al复合材料具有较高的致密度，复合材料中的SiC颗粒分布均匀，未见大范围团聚等缺陷，SiC颗粒与铝基体的界面结合良好，未观察到明显的缺陷.

2） 与未添加SiC的4047Al试样相比，SiC_p/4047Al复合材料具有更优的力学性能，随着SiC质量分数提高，材料的硬度显著提高，当SiC质量分数达到35%时，复合材料的硬度为94.1 HV.

3） 在摩擦磨损试验中，随着外加载荷提高，4种试样的平均摩擦系数降低，且瞬时摩擦系数波动幅度减小；同载荷下，4047Al基体试样的摩擦系数高于15%与25%SiC试样，整体处于较高水平，仅在20 N高载荷下，35%SiC试样摩擦系数略高于基体.

4） 通过SEM以及EDS图像对比分析可以发现，相同摩擦磨损实验条件下，SiC_p/4047Al复合材料表现出优于4047Al材料的耐磨损性能.SiC的添加对材料的耐磨损性能起到积极的作用.

5） 随着SiC含量的增加，主要磨损机制的转化过程依次为剥层磨损→氧化磨损+磨粒磨损→黏着磨损+磨粒磨损.

参考文献

[1] BAI Z H， WANG Y Q， XU X，et al ．Tensile fracture behavior and friction and wear properties of TiB₂ particle reinforced Al-Si matrix composites［J］．Ceramics International，2025，51（1）：991-1001．

[2] GUO S， WANG F R， JIN Z Q，et al ．High-performance laser welding of thin Al-Si coated press-hardened steel with dissimilar thicknesses［J］．Materials Science and Engineering：A，2025，922：147612．

[3] 张鸣鹤，王东涛，长海博文，等 ．Al-Si系铸造合金时效强化研究进展［J］．热加工工艺，2024，53（24）：11-16．

[4] ZHANG M H， WANG D T， HIEOMIi N，et al ．Research progress on aging strengthening of Al-Si cast alloys［J］．Hot Working Technology，2024，53（24）：11-16．（in Chinese）

[5] 曹洪志，李琳，闫丽珍，等 ．4047硅铝合金激光焊微观组织和力学性能分析［J］．焊接技术，2023，52（11）：14-18．

[6] CAO H Z， LI L， YAN L Z，et al.Analysis of microstructure and mechanical properties of 4047 silicon aluminum alloy by laser welding［J］. Welding Technology， 2023，52（11）：14-18．（in Chinese）

[7] PRASAD R， YUVARAJ N，VIPIN，et al ．Experimental investigation of process parameters of cold metal transfer welding-based wire arc additive manufacturing of aluminum 4047 alloy using response surface methodology［J］．Welding in the World，2024，68（11）：2837-2852．

[8] CHENG Q， HUANG R S， ZHANG L，et al ．Effect of homogenization process on microstructure and mechanical properties of 4047 aluminum alloy［J］．Advanced Engineering Materials，2024，26（13）：2400517．

[9] PENG J F， WANG W L， YUAN S J，et al ．Improved mechanical and frictional properties of hypereutectic Al-Si alloy by modifying Si phase with La addition［J］．Materials Today Communications，2024，38：107857．

[10] ROCHA F， SIMÕES S ．Production and characterization of aluminum reinforced with SiC nanoparticles［J］．Metals，2023， 13（9）：1626．

[11] YE T K， XU Y X， REN J ．Effects of SiC particle size on mechanical properties of SiC particle reinforced aluminum metal matrix composite［J］．Materials Science and Engineering：A，2019，753：146-155．

[12] 王春伟，袁战伟，张晓峰，等 ．SiC颗粒增强铝基复合材料制备技术研究进展［J］．热加工工艺，2017，46（12）：6-9．

[13] WANG C W， YUAN Z W， ZHANG X F，et al ．Review on fabrication technology of SiC particle reinforced aluminum matrix composites［J］．Hot Working Technology，2017，46（12）：6-9．（in Chinese）

[14] CHEN Z G， DING F， ZHANG Z C，et al. A review on machining SiC_p/Al composite materials［J］. Micromachines， 2024， 15（1）： 107．

[15] YUAN G X， LI X， JUAN H K，et al ．Investigation of the milled surface quality of SiC_p/Al composite materials with a moderate SiCp volume fraction［J］. Discover Applied Sciences， 2024， 6（9）： 454．

[16] HONG Y， LIU J Q， WU Y C. Latest research progress of SiC_p/Al composite for electronic packaging［J］. Reviews on Advanced Materials Science，2023，62：20230158．

[17] BAHMANI E， ABOUEI V， SHAJARI Y，et al ．Investigation on microstructure，wear behavior and microhardness of Al-Si/SiC nanocomposite［J］. Surface Engineering and Applied Electrochemistry， 2018， 54（4）： 350-358．

[18] 任俊鹏，王毓，董翠鸽，等 ．添加Cu对SiC_p/Al-Si复合材料组织与性能的影响［J］．金属热处理，2021，46（8）：36-42．

[19] REN J P， WANG Y， DONG C G，et al ．Effect of Cu addition on microstructure and properties of SiC_p/Al-Si composites［J］．Heat Treatment of Metals，2021，46（8）： 36-42．（in Chinese）

[20] 苏嶓，王爱琴，谢敬佩，等 ．SiC_p/Al-Si基复合材料界面结构调控及强化机制的研究进展［J］．材料热处理学报，2024，45（2）：1-12．

[21] SU B， WANG A Q， XIE J P，et al ．Research progress on interface structure control and strengthening mechanism of SiC_p/Al-Si matrix composites［J］. Transactions of Materials and Heat Treatment， 2024， 45（2）： 1-12．（in Chinese）

[22] MADEIRA S， CARVALHO O， CARNEIRO V H，et al ．Damping capacity and dynamic modulus of hot pressed AlSi composites reinforced with different SiC particle sized［J］．Composites Part B：Engineering，2016，90：399-405．

[23] PAN L K， HAN J M， YANG Z Y，et al ．Thermal fatigue crack behavior of SiC_p/A356 composites prepared by stirring casting［J］．Results in Physics，2017，7：927-933

[24] SHETTY A， BHAT T， MANGALORE P，et al ．Contribution of Mg dissolution on the age hardening characteristics of SiC reinforced Al-Si alloy composites［J］．Cogent Engineering，2024，11（1）：2396041．

[25] HU C， ZHU Y W， FAN R X ．Experimental studies of the machinability of SiC_p/Al with different volume fractions under ultrasonic-assisted grinding［J］．Materials，2024，17（12）：3024．

[26] 王秀芬，周曦亚 ．放电等离子烧结技术［J］．中国陶瓷，2006，42（7）： 14-16．

[27] WANG X F， ZHOU X Y ．Spark plasma sintering technology［J］．China Ceramics，2006，42（7）：14-16．（in Chinese）

[28] GU X F， ZHANG L M， ZHANG D M，et al ．Spark effect on the densification of SiC_p/Al composites by SPS［J］．Journal of Wuhan University of Technology-Mater．Sci．Ed．，2006，21（1）：72-75．

[29] BATHULA S， SARAVANAN M， DHAR A ．Nanoindentation and wear characteristics of Al₅₀₈₃/SiC_p nanocomposites synthesized by high energy ball milling and spark plasma sintering［J］．Journal of Materials Science & Technology，2012，28（11）： 969-975．

[30] 柳培，王爱琴，兖利鹏，等 ．球磨时间对高粒径比SiC_p/6061Al复合粉末形貌及复合材料组织与性能的影响［J］．粉末冶金材料科学与工程，2014，19（4）： 523-529．

[31] LIU P， WANG A Q， YAN L P，et al ．Effect of milling time on morphology of composite powders as well as microstructure and properties of large size ratio SiC_p/6061Al composites［J］．Materials Science and Engineering of Powder Metallurgy， 2014， 19（4）： 523-529．（in Chinese）

[32] 谭国寅 ．不同Si含量对免热处理强化压铸铝硅合金组织和性能影响的研究［J］．热加工工艺，2024， 53（21）： 166-169．

[33] TAN G Y. Study on effects of different Si content on microstructure and properties of heat treatment free die casting Al-Si alloy［J］. Hot Working Technology，2024，53（21）：166-169．（in Chinese）

[34] RAMESH C S， NOOR AHMED R， MUJEEBU M A，et al ．Development and performance analysis of novel cast copper-SiC-Gr hybrid composites［J］. Materials & Design，2009，30（6）：1957-1965．

[35] 陈聪聪， 陈刚， 严红革， 等. 颗粒增强铝基梯度复合材料的摩擦磨损性能［J］. 中国有色金属学报， 2011， 21（6）： 1258-1264．

[36] CHEN C C， CHEN G， YAN H G，et al ．Friction and wear properties of particle reinforced graded aluminum matrix composites［J］．The Chinese Journal of Nonferrous Metals，2011，21（6）： 1258-1264．（in Chinese）

[37] TOH W， TAN X P， BHOWMIK A，et al. Tribochemical characterization and tribocorrosive behavior of CoCrMo alloys：a review［J］．Materials， 2018， 11（1）： 30．

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52374385)

National Natural Science