電磁場下原位合成6005A基復(fù)合材料的制備與力學(xué)性能.pdf

1、6005A合金是交通領(lǐng)域的重要型材之一，近年來隨著地鐵、高鐵等工業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)該材料的綜合性能提出了更高的要求，進(jìn)一步改性或強(qiáng)化6005A合金已成為當(dāng)前車輛型材領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一。本文以Al-Zr-Ti為反應(yīng)體系，通過熔體原位反應(yīng)法制各了Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復(fù)合材料。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、電子探針(EDS)及電子式萬能試驗(yàn)機(jī)等分析和測試手段，研究了所制備復(fù)合材料的微觀組織、內(nèi)生增強(qiáng)相

2、在基體中的尺寸、分布特征及其空間形貌，分析了脈沖磁場對(duì)復(fù)合反應(yīng)的作用機(jī)理，研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能，并分析了與組織間的對(duì)應(yīng)關(guān)系及強(qiáng)化機(jī)制。
　　 探討并優(yōu)化了復(fù)合材料制備過程的工藝參數(shù)。結(jié)果表明，反應(yīng)生成顆粒增強(qiáng)相的形態(tài)和分布與反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、粉末加入量及比例和冷卻方式等工藝參數(shù)密切相關(guān)。當(dāng)起始反應(yīng)溫度為750℃左右，反應(yīng)時(shí)間為3min左右，粉末加入量為3vol.％(總理論收得率)，Ti/Zr比例為1：1的K2ZrF6-K2

3、TiF6混合粉體時(shí)效果最理想。并利用改進(jìn)的酸蝕過濾提取方法提取出了原位復(fù)合增強(qiáng)相，獲得了增強(qiáng)相顆粒的空間形貌、尺寸、化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)等有價(jià)值信息。為進(jìn)一步分析其晶體長大習(xí)性，從而為控制復(fù)合材料中的增強(qiáng)相形態(tài)打下了基礎(chǔ)。
　　 稀土元素對(duì)Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復(fù)合材料凝固組織的影響結(jié)果表明，由于稀土原子的選擇性吸附，抑制了基體及Al3(Ti0.5Zr0.5)顆粒的長大，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)化。添加單一稀土0.25wt.％

4、Y時(shí)Al3(Ti0.5Zr0.5)顆粒在凝固過程析出的部分得到細(xì)化尺寸達(dá)到5μm左右，顆粒分布趨向均勻，但是當(dāng)Y過量時(shí)細(xì)化效果減弱，稀土金屬間化合物呈塊狀或條狀分布于晶界；當(dāng)添加復(fù)合稀土0.25wt.％Y+0.1wt.％La時(shí)，晶粒進(jìn)一步細(xì)化到3μm左右。
　　 脈沖調(diào)制高頻磁場下Al-Ti-Zr體系原位復(fù)合材料的凝固組織的結(jié)果表明：所制備的Al3(Ti0.5Zr0.5)復(fù)合顆粒粒度為1～3μm，且在基體中彌散均勻分布。隨著外加

5、調(diào)制頻率的提高，凝固組織中增強(qiáng)顆粒分布更均勻，呈現(xiàn)出先細(xì)化后長大，最佳的頻率約為2MHz。脈沖磁場作用時(shí)間短，顆粒體積分?jǐn)?shù)低，顆粒粗大；脈沖磁場作用時(shí)間過長，顆粒數(shù)量明顯下降，部分顆粒開始團(tuán)聚長大，因此較佳的作用時(shí)間約為2min。并通過重熔工藝參數(shù)對(duì)Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復(fù)合材料的影響來研究復(fù)合材料的可循環(huán)利用性。結(jié)果表明，對(duì)Al-Ti-Zr體系，隨著重熔次數(shù)的增加，Al3(Ti0.5Zr0.5)顆粒迅速長大，且顆

6、粒數(shù)量明顯下降，故所取最優(yōu)的重熔次數(shù)為2次。
　　 脈沖調(diào)制高頻磁場作用下Al3(Ti0.5Zr0.5)p/6005A復(fù)合材料的力學(xué)性能的研究結(jié)果表明：隨著外加頻率的增加，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度σb和屈服強(qiáng)度σs明顯呈現(xiàn)出先升后降的趨勢，而伸長率6變化不大。當(dāng)磁場頻率為2MHz時(shí)，σb和σs達(dá)到了最大值，分別為305.8MPa和279.2MPa，較未加脈沖磁場分別提高8.7％和7.1％。隨著磁場作用時(shí)間的增加，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度σb