高壓燒結(jié)法制備Al60Cu20Ti15Zr5-Al非晶復(fù)合材料及其力學(xué)性能研究.pdf

1、鋁基非晶合金具有較高的比強(qiáng)度及優(yōu)異的耐腐蝕性能，然而較差的室溫塑性與較弱的非晶形成能力阻礙了鋁基非晶的工程應(yīng)用，因此，尋找塊體鋁基非晶合金及其復(fù)合材料的制備方法，對促進(jìn)鋁基非晶合金的實(shí)用化具有重要意義。本論文采用球磨方法制備出了Al60Cu20Ti15Zr5非晶合金粉末，并在高壓環(huán)境通過熱壓燒結(jié)的方法制備出了塊體Al基非晶/Al復(fù)合材料，研究了熱壓工藝(主要是溫度)對 Al基非晶/Al復(fù)合材料顯微組織與力學(xué)性能的影響，本論文主要研究結(jié)果

2、如下：
　　(1)當(dāng)轉(zhuǎn)速為300 rpm、球料比為20:1時，Al60Cu20Ti15Zr5粉末經(jīng)過120 h的球磨后完全轉(zhuǎn)變成為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)。適當(dāng)提高球磨轉(zhuǎn)速或者增加球料比能縮短粉末非晶化的時間。球磨過程中，粉末顆粒的尺寸逐漸減小，形狀變得更加規(guī)則，最后轉(zhuǎn)變成為直徑約為10mm的圓形顆粒。
　　(2)在高壓(5GPa)環(huán)境下采用熱壓燒結(jié)的方法，成功制備出Al基非晶/Al復(fù)合材料，且非晶結(jié)構(gòu)得到保持，燒結(jié)溫度以及純鋁含量對燒結(jié)

3、樣品的致密度有顯著的影響。當(dāng)提高燒結(jié)溫度或者增加復(fù)合粉末中單質(zhì)鋁含量時，復(fù)合材料的致密度也隨著提高。其中，含鋁60 vo l.％且燒結(jié)溫度為390°C的樣品固結(jié)效果最好，其相對密度達(dá)到96%，當(dāng)燒結(jié)溫度降至90°C時，其相對密度為89%。對于含鋁40vol.%的樣品，其相對密度為85%-91%。
　　(3)燒結(jié)溫度及純鋁含量對Al基非晶/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能有重要影響。其室溫壓縮強(qiáng)度隨著燒結(jié)溫度的提高而提高，其中，經(jīng)390°C燒

4、結(jié)的樣品強(qiáng)度最高。對于含鋁40vo l.%的樣品，其屈服強(qiáng)度與極限強(qiáng)度分別為307 MPa與353 MPa；而對于含鋁60vo l.%的樣品，二者分別為255 MPa與281 MPa。在相同的燒結(jié)溫度下，單質(zhì)鋁含量的增加在降低材料的強(qiáng)度的同時明顯的改進(jìn)了材料的塑性，其中，含鋁60vo l.%的樣品表現(xiàn)出優(yōu)異的室溫壓縮塑性。本實(shí)驗中復(fù)合材料樣品的壓縮強(qiáng)度基本符合等應(yīng)力的模型。
　　(4)在480°C對Al基非晶/Al復(fù)合材料進(jìn)行退火