物理場下原位合成Al3Ti、TiB2增強鋁基復合材料的研究.pdf

1、原位技術制備顆粒增強鋁基復合材料是鋁基復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合材料的性能非常關鍵。本文采用Al-K2TiF6和6063Al-K2TiF6-KBF4兩個反應體系，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顆粒增強鋁基復合材料。
　　 超聲場下制備Al3Ti/Al、TiB2/6063Al復合材料研究結果表明: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復合材料研究結果表明:對Al-K2TiF6體系，最佳

3、工藝參數(shù)為:感應線圈內(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合材料凝固組織影響的研究結果表明: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，尺寸細化，形貌趨于多邊化，分布狀況得到改善。當磁場頻率為3Hz時，原位生成的TiB2顆粒分布最均勻，尺寸約為200nm。
　　 力學性能研究

5、結果表明:施加物理場后所制備的復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，復合材料的性能改善最為明顯。對于Al3Ti/Al復合材料，當超聲功率為1.2kW，輸入電流為150A，頻率為5Hz，作用時間為3min時，獲得最佳力學性能。此時復合材料的抗拉強度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復合材料，當超聲功率為1.2kW，輸入電流為150A，頻率為7Hz，