TiB2顆粒增強(qiáng)AL-18%Si基復(fù)合材料的制備工藝和性能研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因其特有的重量輕、比強(qiáng)度與比模量高、耐磨及耐高溫等優(yōu)良性能，在航空航天、尖端武器、電子和汽車制造等行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以過(guò)共晶鋁硅合金Al-18％Si作為基體，以Al-TiO2-KBF4-Na3AlF6為反應(yīng)體系，通過(guò)熱力學(xué)分析，采用熔體直接反應(yīng)法制備了顆粒增強(qiáng)TiB2/Al-18％Si復(fù)合材料。運(yùn)用X射線衍射分析儀、金相顯微鏡、電子探針和掃描電鏡等研究了復(fù)合材料的物相組成、鑄態(tài)顯微組織、顆粒增強(qiáng)體形貌及分

2、布，探討了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、攪拌強(qiáng)度等工藝參數(shù)對(duì)增強(qiáng)顆粒分布的影響；并通過(guò)硬度儀、拉伸試驗(yàn)機(jī)和摩擦磨損試驗(yàn)儀等測(cè)試了常溫條件下復(fù)合材料的硬度、抗拉強(qiáng)度和干滑動(dòng)摩擦磨損性能。獲得的主要結(jié)果如下：
　　 ⑴實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Al-TiO2-KBF4-Na3AlF6反應(yīng)體系原位制備復(fù)合材料的理想工藝參數(shù)為：反應(yīng)溫度為1000-1050℃之間，反應(yīng)物加入量6wt％，反應(yīng)混合物以壓坯形態(tài)加入，反應(yīng)時(shí)間為30min，外加較大的攪拌強(qiáng)度。

3、>　　 ⑵金相顯微組織分析表明：TiB2/Al-18％Si復(fù)合材料中α-Al枝晶晶粒尺寸較基體合金有一定程度細(xì)化，復(fù)合材料中的共晶硅尺寸也比基體中細(xì)小。
　　 ⑶X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)和電子探針(EPMA)分析表明，該復(fù)合材料主要由Al、Si、TiB2三相組成。原位內(nèi)生的TiB2顆粒尺寸十分細(xì)?。ǎ糽.0μm），并較彌散分布于Al-18％Si基體中。
　　 ⑷力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增

4、加，TiB2p/Al-18％Si復(fù)合材料的硬度和抗拉強(qiáng)度均有顯著提高，而伸長(zhǎng)率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)原位反應(yīng)生成的顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到6％時(shí)，該復(fù)合材料的布氏硬度由58.2增加到82.4，提高了40.7％，其抗拉強(qiáng)度為173.8MPa，較基體合金的131.5MPa提高了32.2％。拉伸斷口形貌及機(jī)理分析結(jié)果表明，其復(fù)合材料的斷裂機(jī)制以為脆性斷裂為主。
　　 ⑸室溫干滑動(dòng)磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TiB2/Al-18％Si復(fù)合材料的耐磨性隨著增強(qiáng)顆粒