基于磁致塑性效應對鋁基復合材料微觀組織和力學性能的研究.pdf

1、本文以7055鋁合金為基體，采用原位內(nèi)生顆粒法制備了多相跨尺度顆粒增強鋁基復合材料，顆粒種類包括Al2O3陶瓷顆粒和Al3Ti、Al3Zr金屬間化合物顆粒。將制備得到的鋁基復合材料進行熱擠壓（加壓比16∶1）和T6處理后，再進行脈沖磁場處理(PMFT)。在不同磁感應強度(B)、不同脈沖數(shù)(Ⅳ)、不同溫度(T)時，用WH法對鋁基復合材料的位錯密度進行了計算;同時研究了鋁基復合材料微觀組織結(jié)構(gòu)和力學性能的演變規(guī)律，并進行機制分析。
　

2、　WH法結(jié)算結(jié)果表明，磁感應強度、脈沖數(shù)的增加以及低溫時，都更有利于位錯的增殖。由于經(jīng)過擠壓處理，復合材料位錯密度較高，均處于1014數(shù)量級。在B=5T，N=70，T=-196℃進行脈沖磁場處理時，位錯密度計算結(jié)果達到最大的4.25×1014m-2，較初始值增幅為74.2％。位錯密度增加主要是因為磁致塑性效應的作用，磁場提高位錯的可移動性，增強了位錯間以及位錯與障礙間的交互作用，位錯形核能降低，導致位錯大量增殖。
　　研究了不同磁

3、感應強度、不同脈沖數(shù)以及低溫，對鋁基復合材料內(nèi)部位錯密度、形貌和析出相數(shù)量以及尺寸的變化。磁感應強度、脈沖數(shù)的增加以及溫度的降低，位錯密度均呈現(xiàn)出增加的趨勢，位錯增殖具有一定的區(qū)域性。分析發(fā)現(xiàn)，磁壓強、磁化力、應變能、賽曼效應都不是磁場致使位錯密度增加的原因，而是磁場影響了位錯釘扎中心自由基對的自旋狀態(tài)，導致位錯從釘扎中心退釘，增強了位錯交互作用，使位錯發(fā)生增殖，即磁致塑性效應的根本原因。隨著磁感應強度上升、脈沖數(shù)增加、溫度降低，晶內(nèi)析

4、出相取向性減小、數(shù)量增加、尺寸變大;晶界析出相數(shù)量減少、尺寸變大，并出現(xiàn)了無沉淀析出帶。分析認為:由于位錯密度增加，同時復合材料內(nèi)部存在大量缺陷和異質(zhì)相且磁場降低了析出相所需形核能、增強了原子的擴散，促進了析出相的析出和長大。通過TEM、XRD分析表明，析出相主要為與基體具有半共格關(guān)系的η'(MgZn2)相。
　　隨著磁場處理條件的改變，鋁基復合材料的顯微硬度、抗拉強度、延伸率均發(fā)生了改變，顯微硬度在B=5T、N=90、室溫時達到

5、了最大的135.3HV，增幅為33.4％。拉伸性能在B=5T、N=50、T=-196℃時最優(yōu)，強韌積達到了9745.2。磁場處理后位錯密度的增加，在鋁基復合材料內(nèi)部形成了位錯強化和第二相強化;析出相數(shù)量的增加，導致基體點陣畸變程度加劇，對位錯運動阻礙增強，是材料得到強化的主要原因。隨磁場處理條件改變，拉伸斷口韌窩的大小、深度、數(shù)量以及解理臺階的數(shù)量均發(fā)生了變化。處理后，斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌闲蛿嗔?。斷裂主要源于拉伸過程中Al7Cu