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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonhighcontentTiCReinforcedAluminumCompositebyTIGMeltingByConghuiLuSupervisor:AssociateProfWenboTangMaterialsProcessingEngineeringSchoolofMaterialsSciencean
2、dEngineeringApirl2014摘要摘要為了獲得高陶瓷相含量的Al基復(fù)合材料,在石墨坩堝中采用氬弧熔化TiC、Al、Ti和石墨粉末壓塊的方法制備了高TiC含量(k50wt%)增強的~基復(fù)合材料,運用DSC、XRD、OM、SEM和EDAX等分析手段,研究了有外加TiC時A1TiC體系反應(yīng)的熱力學(xué)和動力學(xué),分析了內(nèi)生TiC顆粒的形成機制和外加TiC的作用,并測試了硬度和耐磨性,探討了高TiC含量的Al基復(fù)合材料組織性能的影響因素及
3、制備過程中存在的問題與對策。通過研究發(fā)現(xiàn),在氬弧熔化制備高TiC含量增強舢基復(fù)合材料過程中,原位生成TiC的反應(yīng)過程是極其復(fù)雜的。TiC主要由A13Ti與溶解在~液中的碳原子反應(yīng)生成,或者由A14C3與溶解在Al液中的鈦原子反應(yīng)而生成。當(dāng)溫度超過1300℃左右時,中間產(chǎn)物A14C3、魁3Ti完全消失。試驗結(jié)果表明,有外加TiC的試樣,基體中存在原位生成的TiC小顆粒和外加TiC大顆粒的共同作用;而沒有外加TiC的試樣,基體中TiC顆粒大
4、小及分布較均勻,但顆粒尺寸較有外加TiC試樣中原位生成的TiC顆粒要大。通過分析可知,外加的TiC對A1TiC體系劇烈的放熱反應(yīng)起到一定的抑制作用,并對內(nèi)生TiC顆粒的過分長大、破碎有很大的改善作用。在制備工藝參數(shù)選擇方面,氬弧電流最適宜在150A,氬弧持續(xù)時間最適宜為20s,在此參數(shù)時,反應(yīng)較完全,TiC顆粒尺寸較適中。而在同樣大小的電流下,交流相對直流正接來說,試樣在整個過程中獲得的總熱量要小,試樣中舢TiC體系的反應(yīng)過程及TiC顆
5、粒的長大過程要滯后一些。另外,氬弧熔化制備的高TiC含量增強Al基復(fù)合材料克服了以往低TiC含量(Swt30%)增強甜基復(fù)合材料中含有A13Ti、A14C3等中間產(chǎn)物難以反應(yīng)完全的缺點,硬度和耐磨性大大提高。60wt%TiCp/AI復(fù)合材料(30%外加TiC)的硬度較L1060鋁合金提高了7倍左右,較20%TiCJAl復(fù)合材料提高了4倍左右;耐磨料磨損性能較L1060鋁合金提高了4倍左右,較20%TICD/越復(fù)合材料提高了2倍左右。關(guān)鍵
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