物理場下原位合成Al3Ti、TiB2增強鋁基復(fù)合材料的研究.pdf

1、原位技術(shù)制備顆粒增強鋁基復(fù)合材料是鋁基復(fù)合材料研究的重點之一，如何通過過程優(yōu)化來控制顆粒在基體中的形貌和分布特征對復(fù)合材料的性能非常關(guān)鍵。本文采用Al-K2TiF6和6063Al-K2TiF6-KBF4兩個反應(yīng)體系，在分別引入單一超聲場、單一電磁場及聲磁耦合場三種不同條件下，制備了原位Al3Ti和TiB2顆粒增強鋁基復(fù)合材料。
　　 超聲場下制備Al3Ti/Al、TiB2/6063Al復(fù)合材料研究結(jié)果表明:隨著超聲作用時間的增加

2、，內(nèi)生顆粒的數(shù)量明顯增大，分布也越來越均勻;對于Al3Ti/Al復(fù)合材料，在超聲功率為1.2kW，作用時間為4min的條件下，原位Al3Ti顆粒尺寸為1μm，形貌為短棒狀或小塊狀;對于TiB2/6063Al復(fù)合材料，在超聲功率為1.2kW，作用時間為6min的條件下，TiB2顆粒尺寸為0.5～1μm，形貌呈多邊形。
　　 低頻電磁場下制備Al3Ti／Al、TiB2/6063Al復(fù)合材料研究結(jié)果表明:對Al-K2TiF6體系，最佳

3、工藝參數(shù)為:感應(yīng)線圈內(nèi)輸入電流200A，頻率＜5Hz，磁場作用時間3～5min。此條件下制備的原位Al3Ti顆粒尺寸為1μm，形貌為小塊狀;對TiB2/6063Al復(fù)合材料，磁場最佳工藝參數(shù)為:磁場作用時間10min，輸入電流150A，反應(yīng)時間30min，磁場頻率為3～5Hz。此條件下制備的原位TiB2顆粒尺寸變化較小，顆?！扒蚧毙Ч@著。
　　 聲磁耦合場的共同作用對復(fù)合材料凝固組織影響的研究結(jié)果表明:對于Al-K2TiF6

4、體系，在超聲強度為1.2kW，作用時間為3min，低頻電磁場的輸入電流為150A，頻率為5Hz時，原位生成的Al3Ti增強相尺寸約為0.5μm，形貌為顆粒狀，呈彌散狀分布。對6063Al-KTiF6-KBF6體系，在超聲場參數(shù)不變條件下，隨磁場頻率的增加，所制備的TiB2增強相顆粒數(shù)目增多，尺寸細(xì)化，形貌趨于多邊化，分布狀況得到改善。當(dāng)磁場頻率為3Hz時，原位生成的TiB2顆粒分布最均勻，尺寸約為200nm。
　　 力學(xué)性能研究

5、結(jié)果表明:施加物理場后所制備的復(fù)合材料的性能有不同程度的提高，特別是施加聲磁耦合場后，復(fù)合材料的性能改善最為明顯。對于Al3Ti/Al復(fù)合材料，當(dāng)超聲功率為1.2kW，輸入電流為150A，頻率為5Hz，作用時間為3min時，獲得最佳力學(xué)性能。此時復(fù)合材料的抗拉強度σb為120.0MPa，伸長率δ為17.8％，較基體提高了33.3％和14.1％;對于TiB2/6063Al復(fù)合材料，當(dāng)超聲功率為1.2kW，輸入電流為150A，頻率為7Hz，