激光沉積制備WCp-Al復(fù)合材料微觀組織及增強相調(diào)控研究.pdf

1、WCp/Al復(fù)合材料是一種新型的復(fù)合材料，其中的WC含有高原子序數(shù)元素W，因此對電磁波具有良好的吸收和屏蔽作用。WCp/Al復(fù)合材料由于具有質(zhì)量輕、良好的力學(xué)性能及優(yōu)良的高能射線屏蔽性能等，兼具結(jié)構(gòu)性與功能性，在航空航天及國防核工業(yè)等領(lǐng)域有良好應(yīng)用前景。顆粒增強復(fù)合材料成型構(gòu)件的制備大都需要通過機械加工、焊接等方法來實現(xiàn)。由于顆粒增強復(fù)合材料的特點決定其難于焊接及加工，這是制約顆粒增強復(fù)合材料廣泛應(yīng)用主要難點。
　　本文利用絲粉同

2、步激光沉積技術(shù)制備WCp/Al復(fù)合材料構(gòu)件，減少了加工過程。采用同軸添加合金化元素 Ti的方法抑制復(fù)合材料中存在的Al4C3相。通過工藝試驗，分析了激光功率、掃描速度、送絲速度、WC顆粒與Ti粉送入量的比例對WCp/Al復(fù)合材料影響。研究認為Ti元素添加量越大，Al-Ti化合物生長越充分，甚至在鋁基復(fù)合材料中出現(xiàn)微裂紋。
　　采用XRD、SEM、EDS、TEM等技術(shù)分析了WCp/Al復(fù)合材料中的物相組成及微觀組織。單獨添加WC顆粒

3、時，鋁基中存在大量黑色針狀A(yù)l4C3相以及白色棒狀A(yù)l4W相。Al4C3相在潮濕的環(huán)境中易于水解，不利于WCp/Al復(fù)合材料的綜合性能的提高。合金化元素Ti作用下的WCp/Al復(fù)合材料中主要存在Al3Ti、Al4W、Al12W等金屬間化合物，呈顆粒狀（~10um），彌散分布在鋁基體中，未發(fā)現(xiàn)Al4C3相的存在。
　　研究發(fā)現(xiàn)Ti元素在WC顆粒周圍富集，主要是在WC周圍生成AlTi3、TiC等富Ti化合物，抑制WC顆粒向鋁基體中的溶

4、解、擴散，從而抑制Al4C3相生成、Al-W相的生長。從熱力學(xué)角度分析Ti元素對Al4C3相的抑制作用，在1450K以上時TiC的吉布斯自由能比Al4C3相低，TiC生成反應(yīng)趨勢及可能性大，因此在激光沉積過程中更容易生成TiC。
　　采用納米壓痕技術(shù)測得Al3Ti相彈性模量為209.8GPa，略低于理論值，硬度值為8.9GPa。結(jié)合原位拉伸技術(shù)分析 WCp/Al復(fù)合材料的斷裂行為，裂紋萌生位置主要為：WC顆粒內(nèi)部及Al-Ti團聚區(qū)