AlCuFe準晶的制備及其與SiC分別增強ZL101的研究.pdf

1、Al-Si合金因其良好的鑄造流動性，使得其所制備的鑄件具有致密、耐磨、抗疲勞等優(yōu)點，但因其內部初生α-Al的晶粒較為粗大，且會生成影響溶液順利流動的共晶Si割裂組織，這些缺點嚴重影響制備出合金的綜合性能和相應切削性，因此很難被廣泛應用于汽車、航空航天等領域。然而通過對基體合金添加增強顆粒，可以起到細化晶粒且強化合金的作用，傳統(tǒng)方法是應用SiC作為增強相，但是由于SiC顆粒與金屬基體的潤濕性差，且容易與基體界面發(fā)生反應，因此其應用受到了一

2、定程度的限制。但是近年來由于準晶的發(fā)現(xiàn)，改變了這一現(xiàn)狀，準晶具有高強度、高硬度、耐熱、耐磨以及高溫穩(wěn)定性，最重要的是準晶與基體潤濕性較好，是一種非常理想的。本文正是利用準晶作為強化相，進行增強ZL101鋁合金，并且與SiC增強ZL101合金做相應比較。
　　本文首先利用常規(guī)鑄造法準備出Al63+xCu25-xFe12(x=0,1)準晶中間合金，隨后通過適當?shù)臒崽幚砉に嚪桨?，促使該合金中準晶I相的成分趨于單一，分析這兩種成分的準晶組

3、織性能異同，并且在第一性原理的幫助下，利用準晶近似相的參數(shù)，成功構建了Al64Cu24Fe12準晶“晶胞”的近似結構，在幾何優(yōu)化成功的前提下，進一步分析所構建的準晶結構相應性能。其次，將制備出單一成分的準晶制成增強顆粒，進而強化ZL101合金，與SiC作為增強相時作對比。對二者的力學性能、顯微組織以及XRD進行分析。
　　試驗表明：鑄態(tài)Al63+xCu25-xFe12(x=0,1)準晶中間合金主要包含4種相，分別為：先析出相λ、準

4、晶I相、β相（τ相）和其他微量相。經(jīng)過適當?shù)臒崽幚砗?，準晶I相的XRD衍射峰明顯增高，且其類似相與其他雜相顯著減少，準晶相趨于單一；并且根據(jù)分析可知，兩種成分的準晶無論是在金相組織還是XRD分析，二者間并無明顯區(qū)別。再將球磨后不同晶粒度（200目以下，100目-200目，大顆粒）的Al63Cu25Fe12準晶顆粒融入ZL101合金中進行強化，對比分析可知，加入增強相后，ZL101中的初生α-Al顆粒尺寸會減少，起到一定的細化晶粒作用。此

5、外，由于準晶顆粒的加入，片狀或者長條狀的共晶Si被打斷，其尺寸變得比較細小，彌散的分布到晶粒內部。晶粒度在100目-200目間的準晶顆粒增強效果最佳，最大抗拉強度為357.26MPa，延伸率為10.16％，硬度為63.6HB。同時，將其與SiC顆粒增強ZL101復合材料進行比較，結果表明：準晶增強后的綜合性能均優(yōu)于SiC強化后復合材料的性能，與后者相比抗拉強度提高41.9%，延伸率提高25.89%，硬度增加5.1%。且流動性也比SiC增