物理場(chǎng)下原位合成Al3Ti、TiB2增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究.pdf

1、原位技術(shù)制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是鋁基復(fù)合材料研究的重點(diǎn)之一，如何通過(guò)過(guò)程優(yōu)化來(lái)控制顆粒在基體中的形貌和分布特征對(duì)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(gè)反應(yīng)體系，在分別引入單一超聲場(chǎng)、單一電磁場(chǎng)及聲磁耦合場(chǎng)三種不同條件下，制備了原位Al3Ti和TiB2顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
　　 超聲場(chǎng)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(shí)間的增加

2、，內(nèi)生顆粒的數(shù)量明顯增大，分布也越來(lái)越均勻;對(duì)于Al3Ti/Al復(fù)合材料，在超聲功率為1.2kW，作用時(shí)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(duì)于TiB2/6063Al復(fù)合材料，在超聲功率為1.2kW，作用時(shí)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(chǎng)下制備Al3Ti／Al、TiB2/6063Al復(fù)合材料研究結(jié)果表明:對(duì)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(chǎng)作用時(shí)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(duì)TiB2/6063Al復(fù)合材料，磁場(chǎng)最佳工藝參數(shù)為:磁場(chǎng)作用時(shí)間10min，輸入電流150A，反應(yīng)時(shí)間30min，磁場(chǎng)頻率為3～5Hz。此條件下制備的原位TiB2顆粒尺寸變化較小，顆粒“球化”效果顯著。
　　 聲磁耦合場(chǎng)的共同作用對(duì)復(fù)合材料凝固組織影響的研究結(jié)果表明:對(duì)于Al-K2TiF6

4、體系，在超聲強(qiáng)度為1.2kW，作用時(shí)間為3min，低頻電磁場(chǎng)的輸入電流為150A，頻率為5Hz時(shí)，原位生成的Al3Ti增強(qiáng)相尺寸約為0.5μm，形貌為顆粒狀，呈彌散狀分布。對(duì)6063Al-KTiF6-KBF6體系，在超聲場(chǎng)參數(shù)不變條件下，隨磁場(chǎng)頻率的增加，所制備的TiB2增強(qiáng)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(chǎng)頻率為3Hz時(shí)，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(chǎng)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(chǎng)后，復(fù)合材料的性能改善最為明顯。對(duì)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(shí)間為3min時(shí)，獲得最佳力學(xué)性能。此時(shí)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度σb為120.0MPa，伸長(zhǎng)率δ為17.8％，較基體提高了33.3％和14.1％;對(duì)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，