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文檔簡介
1、本文以6063鋁合金為基體,Al-ZiO2-B2O3為反應體系,預先高能球磨反應物,然后在低溫條件下通過熔體原位反應技術(shù)成功制備原位TiB2顆粒增強6063鋁基復合材料。利用XRD、OM、SEM、EDS和TEM等分析測試手段,研究了高能球磨、原位反應、熱處理以及高能超聲等工藝參數(shù)對復合材料微觀組織的影響,并分析了復合材料的相組成、原位顆粒尺寸、形貌、分布以及不同體積分數(shù)的顆粒對基體合金晶粒尺寸的影響。此外,分別測試了基體及復合材料的室溫
2、拉伸性能,并討論了作用機理。
高能球磨對反應物物相影響的研究結(jié)果表明,隨著球磨時間的延長及轉(zhuǎn)速的增加,A1-TiO2-B2O3體系沒有發(fā)生固態(tài)反應,但A1、ZiO2和B2O3的峰值變?nèi)?,形狀逐漸變寬,反應物粒度減小。
高能球磨對熔體反應溫度和反應時間的研究結(jié)果表明,高能球磨反應物降低了熔體反應溫度、縮短了反應時間,溫度從傳統(tǒng)的850℃降低至740℃,時間從30 min縮短至15 min,且反應全部完成。最佳的球磨時間
3、為8h,轉(zhuǎn)速為250rmp,球料比為7∶1。此時,熔體反應合成的TiB2顆粒細小,呈近圓形,平均尺寸小于700 nm,表面光滑無棱角,并沿著晶界分布,與基體合金間的界面純凈,無污染,且結(jié)合緊密。
原位TiB2顆粒體積分數(shù)對基體晶粒尺寸影響的研究結(jié)果表明,基體晶粒尺寸隨著TiB2顆粒體積分數(shù)的增加而減小。當增強顆粒體積分數(shù)為3 vol.%時,基體晶粒平均尺寸約為30μn,超過這一體積分數(shù),晶粒的細化效果不再明顯。
高能
4、超聲對復合材料微觀組織的研究結(jié)果表明,相比于超聲處理前,在超聲功率為1.2 kW,作用時間為4 min時,TiB2顆粒團聚簇破碎,分散為尺寸細小的顆粒增強團,且分布趨于均勻。
力學拉伸性能研究結(jié)果表明,隨著TiB2顆粒體積分數(shù)的增加,復合材料的抗拉強度和屈服強度較基體合金顯著提高。當原位TiB2顆粒體積分數(shù)為3 vol.%時,復合材料的抗拉強度和屈服強度達到了191 MPa和158MPa,分別為6063鋁合金基體的1.23和1
5、.37倍。T6熱處理后,復合材料的抗拉強度達到了301MPa,為熱處理前的1.57倍。高能超聲處理后,復合材料的抗拉強度和伸長率較高能超聲處理前顯著提高,在超聲功率為1.2kW,作用時間為4min時,復合材料的抗拉強度和伸長率分別為247 MPa和16%。
拉伸斷口形貌研究結(jié)果表明,基體合金的拉伸斷口呈現(xiàn)出準解理和部分小韌窩混合型斷裂特征,而復合材料則表現(xiàn)出良好的韌窩斷裂特征。TiB2/6063鋁基復合材料的強化機制以細晶強化
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