多增強相增強原位鋁基復合材料研究.pdf

1、原位合成技術是一種新型的材料制備技術。與外加增強體的復合材料相比，原位復合材料以其優(yōu)異的綜合力學性能而受到廣泛關注。本文采用高溫固-液反應法，以KBF4、K2T1F6和K2ZrF6粉劑為原料制備了（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL101原位復合材料，并對原位復合材料的增強相選擇、增強相形成熱力學、增強相與基體材料的晶體學關系及強化機制等進行了深入研究。采用透射電鏡對原位復合材料中增強相形貌、結構和分布進行了研究，測試了

2、原位復合材料的力學性能，并借助金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等測試方法對顯微組織進行表征，并對原位復合材料的拉伸斷裂形貌及其機理進行了分析。 結果表明，通過三水平四因素正交實驗制備（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL101原位復合材料在熔煉溫度為1000℃時的最佳成分配比為：Ti的含量1．8%，Zr含量1．0%，B含量0．2%。原位復合材料經(jīng)過熱處理后，抗拉強度為357．6MPa，延伸率為4．3%，硬度為117H

3、B，分別較ZL101基體材料提高了36．5%、4．9%、19．4%。 金相顯微組織分析表明：（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL101原位復合材料的α-Al枝晶晶粒尺寸較ZL101有十分明顯細化，原位復合材料的共晶硅尺寸也較基體中細小得多。經(jīng)過熱處理后，復合材料中的共晶硅完全?；?，尺寸僅為5μm左右，而基體ZL101的共晶硅僅有部分?；页叽缭?5μm左右。 透射電子顯微分析表明：TiB2、ZrB2呈顆粒

4、狀，尺寸大約在0．1μm，Al3Ti、Al3Zr呈長棒狀，尺寸大約在0．2-0．4μm，增強相整體分布較為均勻，且與基體的界面光滑潔凈，沒有其他反應物生成，對基體具有顯著的晶粒細化效果。 原位動態(tài)拉伸結果表明：裂紋主要在共晶Si、斷裂顆粒和內部原始缺陷處形核，整個裂紋的生長過程是在主裂紋前端應力集中區(qū)內多個微裂紋形核、長大，相互連結，然后匯集到和主應力垂直方向上，形成宏觀裂紋。（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL