原位(TiB2+ZrB2)顆粒增強AlSi9Cu3基復合材料的制備及性能研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、本文研究以AlSi9Cu3合金作為基體,Al-K2TiF6-K2ZrF6-KBF4作為反應體系,通過熔體原位反應(DMR)技術成功制備出(TiB2+ZrB2)/AlSi9Cu3復合材料。利用XRD、SEM、EDS、OM和TEM等測試手段,研究了(TiB2+ZrB2)/AlSi9Cu3復合材料制備工藝參數(shù)、機械攪拌輔助、熱處理方式等對顯微組織的影響,分析了凝固組織中TiB2和ZrB2顆粒及CuAl2相的形貌、尺寸及分布等,分析研究了(Ti

2、B2+ZrB2)/AlSi9Cu3復合材料的力學性能,探討了(TiB2+ZrB2)/AlSi9Cu3復合材料的強韌化機制。
  本研究主要內(nèi)容包括:⑴冷卻速率對AlSi9Cu3合金基體的影響結果表明:銅模澆注的基體合金中枝晶間距(DAS)優(yōu)于鐵模澆注的DAS。鐵模澆注AlSi9Cu3合金的凝固組織中DAS約為20~40μm,銅模澆注的DAS約為10μm,確定(TiB2+ZrB2)/AlSi9Cu3復合材料澆注方式為銅模。⑵(TiB

3、2+ZrB2)/AlSi9Cu3復合材料的最佳制備工藝參數(shù)研究結果表明:在反應溫度860℃條件下,最佳反應時間30min,反應物添加量20wt.%。在該參數(shù)下制備的復合材料凝固組織中TiB2和ZrB2顆粒形貌呈現(xiàn)近六邊形狀,平均尺寸40nm,顆粒增強團尺寸10~20μm,主要分布于枝晶間和晶界處;Si相形貌為短棒狀,并在枝晶間形成一個完整的網(wǎng)絡結構;晶粒尺寸在20~60μm,晶粒細化效果明顯。⑶機械攪拌對(TiB2+ZrB2)/AlSi

4、9Cu3復合材料顯微組織影響研究結果表明:當機械攪拌轉速為700rmp,時間為10min時,改善了局部區(qū)域TiB2和ZrB2顆粒的分布,使得納米增強團被擊碎,均勻分布,顆粒尺寸為20~60nm。⑷(TiB2+ZrB2)/AlSi9Cu3復合材料力學性能研究結果表明:反應時間為30min,反應物添加量分別為20wt.%時制備的復合材料鑄態(tài)條件下的抗拉強度及伸長率分別為265MPa和14.8%,其分別是AlSi9Cu3基體合金的1.2倍和2

5、.11倍;沖擊吸收功為3J,較AlSi9Cu3基體合金有所提升。施加機械攪拌作用10min后,復合材料鑄態(tài)抗拉強度和伸長率分別達到277MPa,15.6%。⑸復合材料增強機制包括位錯強化,細晶強化,界面強化。復合材料拉伸斷口形貌表明其拉伸斷裂方式為準解理斷裂,沖擊斷口形貌表明該材料具有一定的沖擊韌性。⑹熱處理工藝對復合材料組織和性能影響研究結果表明:采用固溶+過時效處理工藝使得Si相粒狀化,尺寸約2μm;晶界處骨骼狀的CuAl2相消失,

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