原位顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熔體粘度的研究.pdf

1、熔體的粘度是液態(tài)金屬原子遷移的一種表現(xiàn)，是原子間結(jié)合力大小的反映。作為結(jié)構(gòu)敏感物理量之一，熔體的粘度與其結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系。在顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中，增強(qiáng)顆粒在鋁熔體中分布情況及復(fù)合材料熔體在鑄造過(guò)程中流動(dòng)性及充型能力都可以由粘度的變化反映出來(lái)。研究合金及其基復(fù)合材料的粘度變化，可以為獲得復(fù)合材料生產(chǎn)中抑制增強(qiáng)顆粒的團(tuán)聚，及細(xì)小均勻分布的顆粒增強(qiáng)相和控制顆粒沉降提供理論支持。
　　 采用旋轉(zhuǎn)柱體法系統(tǒng)地對(duì)純鋁及鋁硅合金在液相線以上不同

2、溫度的粘度進(jìn)行了測(cè)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:隨著溫度的升高，熔體的粘度都呈減小的趨勢(shì);當(dāng)Si含量增至5％時(shí)，熔體的粘度在720～790℃之間存在異常點(diǎn)，粘度減小，可能是熔體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變;在較大過(guò)熱度（△T=100℃或135℃）時(shí)，Si含量在不超過(guò)7％的條件下，Si含量對(duì)Al-Si合金熔體粘度的影響較小;而當(dāng)Si含量達(dá)到9％或11％以上時(shí)，Si含量對(duì)熔體粘度的影響變大。
　　 在測(cè)定鋁硅合金粘度的基礎(chǔ)上分別對(duì)TiB2、Al3Ti顆粒增強(qiáng)

3、鋁基復(fù)合材料熔體的粘度進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在純Al及Al-1Si中加入3％TiB2顆粒時(shí)，在一定的溫度范圍（660～730℃和730～775℃）內(nèi)，鋁基復(fù)合材料的粘度隨著溫度的升高而降低，并在730℃時(shí)熔體出現(xiàn)不連續(xù)變化，粘度突然增大;在775℃以上時(shí)，鋁基復(fù)合材料開(kāi)始氧化，表現(xiàn)為熔體的粘度開(kāi)始增大;對(duì)于加入3％TiB2的Al-5Si及Al-11Si復(fù)合熔體，粘度在715℃時(shí)熔體出現(xiàn)不連續(xù)變化，粘度突然增大。加入Al3Ti顆粒的粘度與

4、溫度變化與TiB2顆粒一致。
　　 對(duì)復(fù)合材料熔體的粘度與Si含量的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，在同一溫度下，加入TiB2或Al3Ti顆粒的鋁基復(fù)合熔體的粘度隨著Si含量的增加而減小。對(duì)于過(guò)熱度與粘度的關(guān)系，結(jié)果表明:隨著過(guò)熱度增大，Al3Ti、TiB2顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料熔體的粘度減小。對(duì)于TiB2顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，過(guò)熱度為△T=50℃時(shí)，且Si的含量在5％以下時(shí)，隨著Si含量的增多，熔體的粘度減小;而Si含量為11％時(shí)，粘度增大;在過(guò)熱度為1

5、00℃及135℃時(shí)，熔體中的原子活動(dòng)更加劇烈，隨著Si的增大，熔體的粘度減小。加入3％Al3Ti顆粒，復(fù)合材料熔體粘度與過(guò)熱度的關(guān)系與加入3％TiB2時(shí)，有所差異，△T=50℃時(shí)，加入3％Al3Ti的復(fù)合材料熔體的粘度是隨著Si含量的增加粘度增大;△T=100℃或135℃時(shí)，復(fù)合材料熔體的粘度隨著Si含量的增加緩慢減小。
　　 結(jié)合Arrhenius粘度模型對(duì)Al-Si合金熔體的粘度進(jìn)行了擬合，過(guò)熱度低于100℃時(shí)，熔體擬合較好