往復(fù)擠壓法制備Al2O3-Al基復(fù)合材料及其組織、性能研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是一類重要的工程結(jié)構(gòu)材料,主要應(yīng)用于航空航天、汽車、運(yùn)動器械等領(lǐng)域。本文采用往復(fù)擠壓法制備出的Al2O3p/Al基復(fù)合材料的Al2O3顆粒最大體積百分含量為20％。根據(jù)復(fù)合材料的微觀組織和性能測試的結(jié)果,對復(fù)合材料的成形性、強(qiáng)化機(jī)理和阻尼機(jī)制進(jìn)行了探討,以期為該材料的設(shè)計與應(yīng)用提供技術(shù)參考。本文按照混粉、冷壓粉、熱壓粉、倒擠壓和往復(fù)擠壓等工序制備出的Al2O3p/Al基復(fù)合材料,其致密度都達(dá)到98%以上。隨著Al2O

2、3顆粒體積百分含量的增加,Al2O3顆粒得到碎化并更加均勻的分散在Al基體中。由于復(fù)合材料邊緣區(qū)域塑性變形比中心區(qū)域大,使得邊緣區(qū)域的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度大于中心區(qū)域。隨著Al2O3顆粒體積百分含量的增加,RE-2-(5,10,20)vol%Al2O3-Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和布氏硬度逐漸增加,延伸率逐漸降低。同時RE-2-20vol%Al2O3-Al復(fù)合材料是所有制備出的復(fù)合材料中抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、布氏硬度最高的,分別132

3、.5MPa、82.1MPa和47.4；而延伸率最小,為14.7%。隨著擠壓道次的增加,RE-(1,2,4)-10vol%Al2O3-Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、布氏硬度、屈強(qiáng)比逐漸降低,其中RE-1-10vol%Al2O3-Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、延伸率、布氏硬度、屈強(qiáng)比值最大,分別為114.8 MPa、80.7 MPa、26.1%、36.9和0.7。在外加應(yīng)力和熱錯配應(yīng)力作用下,RE-2-(5,10,20)vo

4、l%Al2O3-Al復(fù)合材料阻尼-溫度曲線高低溫段各出現(xiàn)較寬的內(nèi)耗峰。隨著溫度和頻率的增加,內(nèi)耗峰高度都降低并且向高溫方向偏移,同時內(nèi)耗峰具有馳豫特性。其中RE-2-10vol%Al2O3-Al復(fù)合材料真實(shí)內(nèi)耗峰(高溫段)激活能-3.35eV。RE-2-(5,10,20)vol%Al2O3-Al復(fù)合材料阻尼-應(yīng)變振幅曲線在較小的應(yīng)變振幅(5×10-7-1.5×10-6)下就出現(xiàn)內(nèi)耗峰,表現(xiàn)出高阻尼特性。其中RE-2-20vol%Al2O

5、3-Al復(fù)合材料內(nèi)耗峰最大值達(dá)-0.1。在室溫、低應(yīng)變振幅(3×10-8)和1Hz<f<5Hz條件下,RE-2-(5,10,20)vol%Al2O3-Al復(fù)合材料的阻尼對頻率的變化比較敏感；在5Hz≤f＜10Hz條件下,復(fù)合材料阻尼受頻率的變化影響很小