深冷時(shí)效循環(huán)處理鋁基復(fù)合材料的組織演變和性能研究.pdf

1、本文以Al-Zn-Mg-Cu系變形鋁合金和A356鑄造鋁合金為基體原位制備鋁基復(fù)合材料，并研究深冷處理對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能和耐磨性的改善。通過(guò)光鏡、掃描電鏡、透射電鏡、XRD、顯微硬度、DSC、Thermo-calc、拉伸實(shí)驗(yàn)以及摩擦磨損實(shí)驗(yàn)來(lái)研究深冷處理對(duì)復(fù)合材料內(nèi)部微觀組織的相變和析出相行為分析，以此建立微觀組織和宏觀性能之間的聯(lián)系。
　　通過(guò)DSC分析發(fā)現(xiàn)深冷處理后復(fù)合材料在從低溫升溫至?xí)r效溫度過(guò)程中的-108℃(165K)左

2、右出現(xiàn)明顯相變點(diǎn)，Thermo-calc分析認(rèn)為在材料內(nèi)部出現(xiàn)S相相變。同時(shí)TEM檢測(cè)發(fā)現(xiàn)深冷處理后復(fù)合材料內(nèi)的析出相明顯增多，表現(xiàn)出明顯的析出相強(qiáng)化，且隨著深冷程度的增加復(fù)合材料內(nèi)高硬度、性能不穩(wěn)定的針狀η'相數(shù)量減少，低硬度、性質(zhì)穩(wěn)定的板條狀η相數(shù)量增多。通過(guò)對(duì)XRD結(jié)果的半高寬值進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)分析位錯(cuò)密度，發(fā)現(xiàn)深冷處理后復(fù)合材料內(nèi)的位錯(cuò)密度出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)，且深冷處理參數(shù)為V=10℃/min，T=24h，N=1次時(shí)達(dá)到位錯(cuò)強(qiáng)化的最佳效果

3、。同時(shí)較高的位錯(cuò)密度可以使得復(fù)合材料內(nèi)出現(xiàn)大量的亞晶組織，亞晶組織對(duì)晶粒的細(xì)化起到了一定的積極影響，達(dá)到了細(xì)晶強(qiáng)化的效果。
　　結(jié)合復(fù)合材料的微觀組織和力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)深冷處理后復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、延伸率以及沖擊韌性得到明顯提高，與未深冷處理樣品相比，復(fù)合材料經(jīng)過(guò)處理后平均抗拉強(qiáng)度提高14.8％，平均延伸率提高56.3％，平均沖擊韌性提高了10.9％，經(jīng)過(guò)SEM電子顯微鏡觀察到的拉伸斷口分析與宏觀數(shù)據(jù)是相對(duì)應(yīng)的。且深

4、冷處理對(duì)復(fù)合材料強(qiáng)韌化（在達(dá)到較佳抗拉強(qiáng)度的同時(shí)獲得較高的延伸率）的最佳處理參數(shù)為V=10℃/min，N=1次，T=24h;最佳的沖擊韌性處理參數(shù)為V=1℃/min，N=1次，T=24h，可以看出較為淺度的低溫處理可以獲得最佳的力學(xué)性能，增加循環(huán)次數(shù)和過(guò)長(zhǎng)的處理時(shí)間對(duì)改善復(fù)合材料的力學(xué)性能沒(méi)有正面意義。
　　對(duì)復(fù)合材料耐磨性的研究發(fā)現(xiàn)，深冷處理后復(fù)合材料的耐磨性和顯微硬度得到明顯提升，經(jīng)過(guò)深冷處理后復(fù)合材料的平均磨損量下降61.0