版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權,請進行舉報或認領
文檔簡介
1、本文提出了一種新型的原位自生芯-殼結構粒子Ti@Al3Ti增強的Al基復合材料及其制備技術—粉末混合觸變成形。該新型復合材料有望克服現(xiàn)有粒子增強鋁基復合材料質(zhì)脆的問題,該技術綜合了粉末冶金技術和觸變成形技術的優(yōu)點。先以粉末冶金法的混粉和壓實步驟獲得混合粉末冷壓制塊,然后利用觸變成形的部分重熔和成形步驟,最終獲得復合材料零部件。部分重熔過程不僅可以獲得觸變成形所需半固態(tài)組織,而且通過原位反應得到Ti@Al3Ti芯-殼結構的增強體粒子。本文
2、以Ti-Al-2024Al混合粉末冷壓塊為研究對象,研究了Ti-Al-2024Al混合粉末冷壓塊在部分重熔過程中的組織演變,同時通過點滴實驗模擬了Ti與Al之間的反應,目的是為后期觸變成形奠定理論基礎。
研究結果表明:Ti-Al-2024Al混合粉末冷壓塊在640℃加熱60min之后,可獲得細小、近球狀初生相顆粒均勻懸浮于液相中的理想的半固態(tài)組織。部分重熔過程中的微觀組織演變可以分為四個階段:2024Al粉末中共晶組織的溶解導
3、致的粉末內(nèi)部晶粒的快速粗化(0~5min);球狀初生相顆粒的形成和顆粒間的液相薄膜的形成(5min~15min),一個球狀粉末演變成一個初生相顆粒;粉末部分熔化導致液相率增加和為了減小固液界面能而發(fā)生的初生相顆粒的輕微粗化(15min~25min);初生相顆粒的緩慢粗化(25min~)。過低或過高的重熔溫度都不能獲得理想的半固態(tài)組織,結合基體合金在不同溫度重熔60min的組織演變情況,640℃為最佳的半固態(tài)重熔溫度。組織中的孔隙數(shù)量隨著
4、加熱時間的變化情況也分為三個階段:部分重熔初期(0~15min),組織中的液相率低,由元素擴散系數(shù)不同引起的Kirkendall效應占主導地位,導致孔隙數(shù)量隨加熱的延長而迅速增加。重熔中期(15~30min),試樣溫度上升,粉末部分熔化,組織中液相率增加,液相對孔隙的填充作用逐漸占主導地位,導致孔隙數(shù)量隨加熱時間的延長而降低。重熔后期(30min以后),相變引起孔隙數(shù)量增加占主導:Ti轉變成Al3Ti,體積膨脹,顆粒之間的斥力增加,導致
5、組織中的孔隙數(shù)量迅速增加。組織中孔隙數(shù)量隨溫度的變化情況表明:隨著部分重熔溫度的升高,組織中的液相增加,液相對孔隙的填充作用遠大于Kirkendall效應。從而使孔隙數(shù)量隨重熔溫度的升高而不斷減小。隨著加熱時間的延長,在液相填充和減小固-氣界面能的驅動下,組織中孔隙的形狀逐漸趨于圓整,孔隙的尺寸也逐漸減小。
在640℃下加熱15~20min Ti粉顆粒與Al熔體反應形成一種由金屬間化合物Al3Ti致密層包裹Ti芯的殼-芯的芯-
6、殼結構粒子-Ti@Al3Ti。隨著加熱時間的延長,Al3Ti反應層沿Ti粉末的徑向生長,厚度逐漸增加。對于一定尺寸的Ti粉末而言,當Al3Ti反應層達到一定厚度時,在Kirkendall效應、相變引起的體積變化和Al3Ti脆性本質(zhì)三者的綜合作用下,孔洞和裂紋會在Al3Ti反應層中形成,導致Al3Ti相的破碎和剝落。接著又形成一致密層,隨后又破裂、剝離,如此反復直至Ti粉顆粒反應完。當加熱至210min以后,Ti顆粒幾乎全部反應完全,形成
7、中間致密外層疏松的Al3Ti顆粒聚集體。Al3Ti反應層的厚度隨加熱時間呈拋物線規(guī)律增長,其關系式可表述為△x=0.1t0.88。
經(jīng)計算,由Ti→Al3Ti相變引起的體積膨脹大約為261%,因體積膨脹在反應層中引起的應力大小可由此處為公式計算得到。Al3Ti反應層的厚度隨部分重熔溫度的升高呈線性增長。
點滴實驗結果表明:Al3Ti反應層是雙向生長的,但向Ti板一側的推進速度要小于往Al一側推進的速度,原因是由于Ti
8、原子通過Al3Ti向Al熔體中的擴散速率要大于Al原子通過Al3Ti向Ti板中的擴散速率。通過統(tǒng)計和分析可知,粉末壓塊和點滴實驗中反應層厚度隨時間的二次擬合關系式分別為:此處為公式,表明混合粉末壓塊實驗中Al-Ti的反應速率快,這是由于在粉末壓塊實驗中,Ti顆粒與Al液的接觸面積要大于點滴實驗中Ti板與Al液的接觸面積。此外,點滴實驗中在反應開始階段,反應層的生長以原子擴散為主,在反應后期,由原子擴散轉為晶間擴散,反應速率逐漸減緩。點滴
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 眾賞文庫僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- (Al-Si)-Al-Ti混合粉末冷壓塊部分重熔過程中的組織演變.pdf
- 合金元素對部分重熔過程Al-Ti混合粉末冷壓塊中反應的影響.pdf
- 機械合金化Al-Ti混合粉末的組織和熱穩(wěn)定性研究.pdf
- 粉末觸變成形制備Ti@Al3Tip-2024 Al基復合材料組織與性能的研究.pdf
- AM60B鎂合金的晶粒細化及其在部分重熔過程中的組織演變.pdf
- Al3Ti在鋁熔體中的演變行為及細化性能研究.pdf
- Al-Cu合金在高壓扭轉和多向壓縮加工過程中的組織演變.pdf
- 高純度Ti3Al粉末的制備研究.pdf
- 硅粉末及銅硅混合粉末冷噴涂基板時沉積特性的實驗研究.pdf
- Mg2Si-AM60B復合材料的復合變質(zhì)及在部分重熔過程中的組織演變.pdf
- Ti-43Al-9V-Y合金高溫軋制過程數(shù)值模擬及組織演變.pdf
- 純Al粉末及Al基SiC復合材料ECAP過程的組織性能研究.pdf
- 粉末冶金Ti-47Al-2Nb-2Cr合金高溫變形行為及組織演變規(guī)律研究.pdf
- Fe-Al液固復合過程界面組織演變.pdf
- 電渣重熔過程中夾雜物的演變及渣的揮發(fā).pdf
- Ti-45Al包晶合金定向凝固過程中流動對組織的影響.pdf
- Ti-Al粉末體塑性變形行為及鍛造過程數(shù)值模擬研究.pdf
- Si-,p--ZA27原位自生復合材料的晶粒細化及在部分重熔過程中的組織演變.pdf
- AZ91D鎂合金表面磁控濺射Al、Ti-Al-N、Al-Ti-Al-N膜及其組織與性能研究.pdf
- TiC在Al-Ti-Al4C3熔體中反應合成及其對鋁合金的強韌化.pdf
評論
0/150
提交評論