低頻磁場(chǎng)下熔體反應(yīng)合成TiB2-7055復(fù)合材料的微觀組織與性能.pdf

1、本文以7055Al-(Al-B+Ti)為熔體原位反應(yīng)體系,采用中間合金反應(yīng)法制備了原位內(nèi)生TiB2顆粒增強(qiáng)7055復(fù)合材料。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、差熱分析(DSC)、能量散射光譜(EDS)、X射線衍射(XRD)等現(xiàn)代分析方法,分析了低頻磁場(chǎng)下不同工藝制備。TiB2/7055復(fù)合材料的微觀組織、相組成以及內(nèi)生顆粒的形貌、大小、分布特征;探討了低頻磁場(chǎng)下熔體原位反應(yīng)法制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的反應(yīng)機(jī)制;研究了復(fù)合材料的

2、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)理。研究結(jié)果如下:
　　 1.X射線衍射圖和SEM圖分析表明,TiB2/7055復(fù)合材料主要由Al、CuAl2、MgZn2和TiB2相組成。反應(yīng)溫度為850℃,反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí),反應(yīng)基本結(jié)束,TiB2顆粒的形貌大部分呈多邊形,顆粒尺寸一般為1～2μm。7055Al-Ti-B體系制各復(fù)合材料的最佳工藝參數(shù):反應(yīng)溫度為850℃,反應(yīng)時(shí)間為20min,增強(qiáng)相的生成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%。

3、>　　 2.對(duì)于低頻磁場(chǎng)條件下7055Al-Ti-B反應(yīng)體系,水淬試樣的SEM和EDS結(jié)果表明,低頻磁場(chǎng)能顯著地促進(jìn)7055Al-Ti-B體系原位化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程,縮短化學(xué)反應(yīng)的時(shí)間。復(fù)合材料SEM結(jié)果表明,TiB2顆粒尺寸細(xì)小,呈多邊形狀,顆粒尺寸大約在0.5～1μm,分布比較均勻。在一定的磁場(chǎng)作用時(shí)間下(15min),TiB2/7055復(fù)合材料隨磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加,內(nèi)生顆粒的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.07T時(shí),內(nèi)生顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)最

4、高,分布最均勻。在一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度條件下(0.07T),5～20min磁場(chǎng)作用時(shí)間范圍內(nèi),隨著磁場(chǎng)作用時(shí)間的增加,內(nèi)生顆粒的數(shù)量增多,最佳磁場(chǎng)作用時(shí)間為15min。
　　 3.力學(xué)性能試驗(yàn)表明,熔體原位反應(yīng)合成TiB2/7055復(fù)合材料的硬度較基體有較大的提高,復(fù)合材料的硬度值為100.4HV,較基體的平均硬度值91.3HV提高了9.9%。施加磁場(chǎng)后TiB2/7055復(fù)合材料的平均硬度值增加至115.4HV,較未施加磁場(chǎng)時(shí)復(fù)合材

5、料的平均硬度值提高了26.3%。磁場(chǎng)作用下7055Al-Ti-B體系熔體原位合成復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度σb得到了顯著的提高,延伸率δ有所下降,但變化不大。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.071T,磁場(chǎng)作用時(shí)間為15min時(shí),復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度σb達(dá)到最大為330.7MPa,較未施加磁場(chǎng)作用時(shí)復(fù)合材料的性能提高了13.7%,延伸率δ變化不大。室溫拉伸斷口形貌表明,復(fù)合材料的斷裂方式為部分韌窩+部分準(zhǔn)解理的混合型斷裂,表現(xiàn)為塑性斷裂。復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制主要由