原位合成TiC彌散強化2A50鋁基耐磨材料.pdf

1、顆粒彌散強化鋁基材料具有高比強度和比模量，良好的高溫性能和耐磨損性能，以及熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，且原位合成的制備成本低于連續(xù)纖維增強鋁基復合材料，可用于國防、航天航空、汽車工業(yè)及其他結(jié)構(gòu)材料。本文采用常規(guī)變形鋁合金中強度中等的鍛鋁系合金2A50（原牌號LD5）作為基體，采用原位合成的方法制備了TiC顆粒彌散強化鋁基耐磨材料，以求進一步提高2A50鋁合金的力學性能和耐磨損性能。研究中運用了金相顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）

2、、能譜分析（EDAX）、X射線衍射分析（XED）等多種分析和測試手段，較系統(tǒng)地研究了顆粒相的加入對鋁基材料微觀組織、力學性能和耐磨損性能的影響及其作用機制。 采用熔體原位合成的方法研制了Al-TiC合金，微觀分析表明，Al-Ti-C體系發(fā)生反應后，除鋁基體和TiC顆粒外，還可能含有Al3Ti和Al4C3兩種中間產(chǎn)物。在調(diào)整了各種工藝參數(shù)后，本文獲得了用原位合成方法制備Al-TiC合金的合理工藝。采用這種工藝制備的Al-TiC合金

3、中只含有Al基體和TiC顆粒，TiC分布均勻，與基體結(jié)合良好，且可以根據(jù)需要調(diào)整合金中TiC顆粒尺寸的大小。 選取TiC顆粒尺寸不同的兩種Al-TiC合金作為中間合金，加入基體2A50合金和2A14合金（對比基體材料）中制備鋁基耐磨材料。對鋁基材料的顯微組織和性能的研究表明，TiC顆粒的加入可以明顯細化材料的鑄態(tài)組織，TiC顆粒在鋁基材料中分布均勻，未出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，與基體之間的界面結(jié)合良好，從而形成了典型的軟基體加硬質(zhì)點的耐磨組

4、織。 TiC顆粒的加入可以提高鋁基材料的強度，同時使塑性相應下降。尺寸較小的TiC顆粒的強化效果要明顯高于尺寸較大的TiC顆粒。SEM分析表明，本文研制的TiC/2A50鋁基材料的拉伸斷口均為韌窩型斷口，TiC顆粒體積分數(shù)的改變未對材料的斷裂方式產(chǎn)生明顯影響。 各TiC/2A50鋁基材料在油潤滑條件下的滑動磨損實驗表明，隨著TiC顆粒的加入，鋁基材料的耐磨損性能遠遠高于基體，并隨著TiC顆粒含量的增加，材料的耐磨損性能