多增強(qiáng)相增強(qiáng)原位鋁基復(fù)合材料研究.pdf

1、原位合成技術(shù)是一種新型的材料制備技術(shù)。與外加增強(qiáng)體的復(fù)合材料相比，原位復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能而受到廣泛關(guān)注。本文采用高溫固-液反應(yīng)法，以KBF4、K2T1F6和K2ZrF6粉劑為原料制備了（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL101原位復(fù)合材料，并對(duì)原位復(fù)合材料的增強(qiáng)相選擇、增強(qiáng)相形成熱力學(xué)、增強(qiáng)相與基體材料的晶體學(xué)關(guān)系及強(qiáng)化機(jī)制等進(jìn)行了深入研究。采用透射電鏡對(duì)原位復(fù)合材料中增強(qiáng)相形貌、結(jié)構(gòu)和分布進(jìn)行了研究，測(cè)試了

2、原位復(fù)合材料的力學(xué)性能，并借助金相顯微鏡、掃描電鏡、透射電鏡等測(cè)試方法對(duì)顯微組織進(jìn)行表征，并對(duì)原位復(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，通過(guò)三水平四因素正交實(shí)驗(yàn)制備（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL101原位復(fù)合材料在熔煉溫度為1000℃時(shí)的最佳成分配比為：Ti的含量1．8%，Zr含量1．0%，B含量0．2%。原位復(fù)合材料經(jīng)過(guò)熱處理后，抗拉強(qiáng)度為357．6MPa，延伸率為4．3%，硬度為117H

3、B，分別較ZL101基體材料提高了36．5%、4．9%、19．4%。 金相顯微組織分析表明：（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL101原位復(fù)合材料的α-Al枝晶晶粒尺寸較ZL101有十分明顯細(xì)化，原位復(fù)合材料的共晶硅尺寸也較基體中細(xì)小得多。經(jīng)過(guò)熱處理后，復(fù)合材料中的共晶硅完全?；叽鐑H為5μm左右，而基體ZL101的共晶硅僅有部分粒化且尺寸在15μm左右。 透射電子顯微分析表明：TiB2、ZrB2呈顆粒

4、狀，尺寸大約在0．1μm，Al3Ti、Al3Zr呈長(zhǎng)棒狀，尺寸大約在0．2-0．4μm，增強(qiáng)相整體分布較為均勻，且與基體的界面光滑潔凈，沒(méi)有其他反應(yīng)物生成，對(duì)基體具有顯著的晶粒細(xì)化效果。 原位動(dòng)態(tài)拉伸結(jié)果表明：裂紋主要在共晶Si、斷裂顆粒和內(nèi)部原始缺陷處形核，整個(gè)裂紋的生長(zhǎng)過(guò)程是在主裂紋前端應(yīng)力集中區(qū)內(nèi)多個(gè)微裂紋形核、長(zhǎng)大，相互連結(jié)，然后匯集到和主應(yīng)力垂直方向上，形成宏觀裂紋。（TiB2+Al3Ti+ZrB2+Al3Zr）/ZL