Al-Si-K-,2-ZrF-,6-體系反應(yīng)合成復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文以高硅鋁合金Al-20Si為基體合金，以Al—K2ZrF6為反應(yīng)體系，采用熔體原位反應(yīng)法，制備了(Al3Zr+Si)P/Al復(fù)合材料。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、電子探針、X—射線(xiàn)衍射儀等多種現(xiàn)代分析手段，研究了復(fù)合材料的微觀組織、內(nèi)生增強(qiáng)體特征，測(cè)試了復(fù)合材料的力學(xué)性能和室溫干滑動(dòng)摩擦磨損特性，并分析了復(fù)合材料組織優(yōu)化和性能強(qiáng)化的內(nèi)在本質(zhì)和作用機(jī)制。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Al-20Si—K2ZrF6體系制備復(fù)合材料的最佳工藝參數(shù)為

2、：起始反應(yīng)溫度為800℃左右、反應(yīng)時(shí)間15min、反應(yīng)物K2ZrF6加入量15wt％。X—射線(xiàn)衍射(XRD)和掃描電鏡(SEM)分析表明：Al-20Si—K2ZrF6體系原位反應(yīng)生成的顆粒增強(qiáng)相為A13Zr和初生Si，且顆粒尺寸細(xì)小，彌散分布于基體中，初生Si的尺寸為20μm左右，Al3Zr的尺寸在5μm左右。經(jīng)P—Cu+RE復(fù)合變質(zhì)處理后，初生Si顆粒的尺寸趨于變??；共晶硅的尺寸也變得更為細(xì)小。 力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著顆粒

3、體積分?jǐn)?shù)的增加，(Al3Zr+Si)P/Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和硬度均有顯著提高，而伸長(zhǎng)率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)反應(yīng)生成的顆粒體積分?jǐn)?shù)達(dá)到5.5％時(shí)，該復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為194MPa，較基體合金的137MPa提高了41.6％；其布氏硬度由68增加到95，提高了39.7％。。對(duì)(Al3Zr+Si)P/Al復(fù)合材料的拉伸斷裂形貌及其機(jī)理進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：內(nèi)生Al3Zr復(fù)合材料的斷裂機(jī)制為脆性斷裂，其增強(qiáng)機(jī)制主要有增強(qiáng)相強(qiáng)化、位錯(cuò)強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化