超聲化學(xué)原位合成顆粒增強(qiáng)7055基復(fù)合材料及其微結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、7055合金是航空航天領(lǐng)域的重要材料，近年來(lái)隨著航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)該材料的綜合性能提出了更高的要求，進(jìn)一步改性或強(qiáng)化7055合金已成為當(dāng)前發(fā)展大飛機(jī)用材料的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。本課題通過(guò)稀土合金化和原位顆粒強(qiáng)化聯(lián)合方法進(jìn)一步提高7055合金的綜合性能。探索了稀土合金化對(duì)7055鑄態(tài)微結(jié)構(gòu)的影響；研究了高能超聲作用下7055Al—K2TiF6體系合成Al3Ti顆粒增強(qiáng)7055基復(fù)合材料以及7055Al—K2TiF6—KBF4體系合

2、成TiB2顆粒增強(qiáng)7055基復(fù)合材料的微結(jié)構(gòu)和機(jī)制，并采用X—射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)等現(xiàn)代分析和測(cè)試方法，分析了稀土合金化和原位顆粒增強(qiáng)7055基復(fù)合材料的微觀組織、相組成以及內(nèi)生顆粒的形貌、大小、分布特征。獲得的研究結(jié)果如下： 1．在7055鋁合金中添加單一稀土Y后鑄態(tài)組織得到明顯的細(xì)化，當(dāng)Y加入量0.25wt．％時(shí)晶粒細(xì)化至20～30μm，并使原來(lái)骨骼狀的第二相細(xì)化，局部出現(xiàn)球化，但當(dāng)Y過(guò)

3、量(≥0.25wt．％)出現(xiàn)粗化，形成Al6Cu6Y相，并呈塊狀或條狀分布于晶界；添加復(fù)合稀土(0.15wt．％Y+0.1wt．％Ce)時(shí)，晶粒進(jìn)一步細(xì)化至15～20μm，晶界呈半連續(xù)分布，且較0.25wt．％Y時(shí)更為清晰、細(xì)小，共晶相尺寸顯著細(xì)化，球化的第二相增多。 2．高能超聲作用下7055Al—K2TiF6體系原位生成的增強(qiáng)顆粒為Al3Ti，顆粒尺寸在0.5～1.0μm之間，主要為短棒狀或小塊狀，部分為粒狀。添加單一稀土Y

4、時(shí)，Al3Ti在凝固過(guò)程析出的部分得到細(xì)化，使復(fù)合材料增強(qiáng)顆粒趨向均勻；當(dāng)添加復(fù)合稀±0.15wt．％Y+0.1wt．％Ce時(shí)，增強(qiáng)相顆粒進(jìn)一步細(xì)化。復(fù)合材料的重熔結(jié)果表明，隨重熔保溫時(shí)間及重熔次數(shù)的增加，Al3Ti迅速長(zhǎng)大，且當(dāng)重熔次數(shù)達(dá)到2次時(shí)顆粒數(shù)量明顯減少。一定超聲強(qiáng)度下(0.66kW/cm2)，在1～7min范圍內(nèi)，隨著超聲作用時(shí)間的增加，內(nèi)生顆粒的數(shù)量先增大后減小，尺寸先減小后增大，較佳作用時(shí)間為3min左右，此時(shí)內(nèi)生顆粒最

5、為細(xì)小，體積分?jǐn)?shù)最高。對(duì)于7055Al—K2TiF6體系，在一定作用時(shí)間下(3min)，，隨著超聲作用強(qiáng)度的增大，復(fù)合材料中的內(nèi)生Al3Ti增強(qiáng)顆粒尺寸顯著減小，數(shù)量也隨之減少。 3．高能超聲作用下7055Al—K2TiF6—KBF4體系原位生成的增強(qiáng)顆粒為TiB2，尺寸在80～100nm之間，呈六棱粒狀，部分顆粒出現(xiàn)“球化”現(xiàn)象。水淬試樣的SEM和EDS結(jié)果表明，高能超聲能顯著地促進(jìn)7055Al—K2TiF6—KBF4體系的原