粉末觸變成形制備Ti@Al3Tip-2024 Al基復(fù)合材料組織與性能的研究.pdf

1、由于傳統(tǒng)的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料增強(qiáng)體以陶瓷顆粒為主，這種材料的塑韌性較差；相關(guān)研究表明芯-殼結(jié)構(gòu)粒子作為增強(qiáng)體既可以增強(qiáng)又可以增韌，所以本文提出了一種Ti@Al3Ti芯-殼結(jié)構(gòu)粒子增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料，并綜合粉末冶金與觸變成形的優(yōu)點，提出了一種新型的制備工藝—粉末觸變成形。本文主要研究粉末觸變工藝參數(shù)對Ti@Al3Tip/2024Al基復(fù)合材料的初生相顆粒、二次凝固組織、增強(qiáng)體顆粒Ti@Al3Ti結(jié)構(gòu)以及復(fù)合材料斷裂行為的影響。
　

2、　本研究主要內(nèi)容包括：⑴當(dāng)重熔溫度645℃、重熔時間60min和模具溫度200℃時，初生相顆粒圓整、二次凝固組織致密、Al3Ti殼層均勻且致密，所得復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到361MPa和13.7%，即不僅具有良好的強(qiáng)度，而且尤為重要的是具有優(yōu)異的延伸率。⑵當(dāng)重熔溫度從620℃升高到645℃時，組織致密性提高，Al3Ti殼層增厚并變均勻，材料的斷裂從縮松缺陷所致斷裂轉(zhuǎn)向明顯的韌性斷裂，材料的拉伸性能提高。當(dāng)超過645℃時，因初生

3、相顆粒的嚴(yán)重粗化、圓整度降低，Al3Ti殼層的開裂、二次凝固組織和增強(qiáng)體顆粒的偏聚，導(dǎo)致材料的組織均勻性、變形協(xié)調(diào)性變差，材料的拉伸性能下降、脆性斷裂的傾向增大。⑶在重熔時間為45min時，因坯料未達(dá)到固液平衡，液相量少導(dǎo)致組織疏松、增強(qiáng)體顆粒的 Al3Ti反應(yīng)層不均勻，致使增強(qiáng)效果差，所以材料的拉伸性能差，為沿晶和穿晶的混合斷裂模式。隨著加熱時間的延長，組織變致密、Al3Ti反應(yīng)層逐漸增厚，材料的拉伸性能先增加后減小，斷裂模式從穿晶斷

4、裂向沿晶和穿晶的混合斷裂模式。當(dāng)超過150min時，因Al3Ti殼的開裂、剝落以及初生相顆粒的粗化，材料的拉伸性能進(jìn)一步下降，斷裂模式為以沿晶斷裂為主。⑷當(dāng)觸變模具溫度為100℃時，由于溫度較，凝固速度快，補(bǔ)縮不充分，材料存在明顯的縮松，故材料表現(xiàn)出低的抗拉強(qiáng)度和延伸率。隨著模具溫度的升高，組織變致密，拉伸性能增加，斷裂模式以穿晶斷裂為主。⑸經(jīng)原位拉伸發(fā)現(xiàn)，裂紋遇到增強(qiáng)體顆粒會繞過增強(qiáng)體顆粒，如果在增強(qiáng)體顆粒內(nèi)部萌生的裂紋，一方面裂紋尺