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文檔簡介
1、6005A合金是交通領(lǐng)域的重要型材之一,近年來隨著地鐵、高鐵等工業(yè)的飛速發(fā)展,對該材料的綜合性能提出了更高的要求,進一步改性或強化6005A合金已成為當前車輛型材領(lǐng)域的研究熱點和重點之一。本文以Al-Zr-Ti為反應體系,通過熔體原位反應法制各了Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復合材料。利用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、電子探針(EDS)及電子式萬能試驗機等分析和測試手段,研究了所制備復合材料的微觀組織、內(nèi)生增強相
2、在基體中的尺寸、分布特征及其空間形貌,分析了脈沖磁場對復合反應的作用機理,研究了復合材料的力學性能,并分析了與組織間的對應關(guān)系及強化機制。
探討并優(yōu)化了復合材料制備過程的工藝參數(shù)。結(jié)果表明,反應生成顆粒增強相的形態(tài)和分布與反應溫度、反應時間、粉末加入量及比例和冷卻方式等工藝參數(shù)密切相關(guān)。當起始反應溫度為750℃左右,反應時間為3min左右,粉末加入量為3vol.%(總理論收得率),Ti/Zr比例為1:1的K2ZrF6-K2
3、TiF6混合粉體時效果最理想。并利用改進的酸蝕過濾提取方法提取出了原位復合增強相,獲得了增強相顆粒的空間形貌、尺寸、化學成分及結(jié)構(gòu)等有價值信息。為進一步分析其晶體長大習性,從而為控制復合材料中的增強相形態(tài)打下了基礎(chǔ)。
稀土元素對Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復合材料凝固組織的影響結(jié)果表明,由于稀土原子的選擇性吸附,抑制了基體及Al3(Ti0.5Zr0.5)顆粒的長大,從而實現(xiàn)細化。添加單一稀土0.25wt.%
4、Y時Al3(Ti0.5Zr0.5)顆粒在凝固過程析出的部分得到細化尺寸達到5μm左右,顆粒分布趨向均勻,但是當Y過量時細化效果減弱,稀土金屬間化合物呈塊狀或條狀分布于晶界;當添加復合稀土0.25wt.%Y+0.1wt.%La時,晶粒進一步細化到3μm左右。
脈沖調(diào)制高頻磁場下Al-Ti-Zr體系原位復合材料的凝固組織的結(jié)果表明:所制備的Al3(Ti0.5Zr0.5)復合顆粒粒度為1~3μm,且在基體中彌散均勻分布。隨著外加
5、調(diào)制頻率的提高,凝固組織中增強顆粒分布更均勻,呈現(xiàn)出先細化后長大,最佳的頻率約為2MHz。脈沖磁場作用時間短,顆粒體積分數(shù)低,顆粒粗大;脈沖磁場作用時間過長,顆粒數(shù)量明顯下降,部分顆粒開始團聚長大,因此較佳的作用時間約為2min。并通過重熔工藝參數(shù)對Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復合材料的影響來研究復合材料的可循環(huán)利用性。結(jié)果表明,對Al-Ti-Zr體系,隨著重熔次數(shù)的增加,Al3(Ti0.5Zr0.5)顆粒迅速長大,且顆
6、粒數(shù)量明顯下降,故所取最優(yōu)的重熔次數(shù)為2次。
脈沖調(diào)制高頻磁場作用下Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復合材料的力學性能的研究結(jié)果表明:隨著外加頻率的增加,復合材料的抗拉強度σb和屈服強度σs明顯呈現(xiàn)出先升后降的趨勢,而伸長率6變化不大。當磁場頻率為2MHz時,σb和σs達到了最大值,分別為305.8MPa和279.2MPa,較未加脈沖磁場分別提高8.7%和7.1%。隨著磁場作用時間的增加,復合材料的抗拉強度σb
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