原位Al-TiB2復(fù)合材料制備及組織性能研究.pdf

1、原位Al/TiB2復(fù)合材料因其具有高的比強(qiáng)度、優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用在航空航天、電子、汽車等工業(yè)中，因此一直備受研究人員關(guān)注。在原位Al/TiB2復(fù)合材料的諸多制備方法中，目前應(yīng)用最廣泛的是氟鹽反應(yīng)法。
　　本文主要研究了氟鹽的不同加入順序以及加入方式對(duì)制備Al/TiB2復(fù)合材料組織的影響，探討原位TiB2顆粒的形成過(guò)程。并進(jìn)一步制備了Al-Si/TiB2復(fù)合材料，討論TiB2顆粒與初生α-Al、共晶Si之間的相互影響;在不同

2、的反應(yīng)溫度、保溫時(shí)間及攪拌工藝條件下，所制得的復(fù)合材料的微觀組織大不相同，因而具有迥異的綜合性能，借助平行試驗(yàn)的方法來(lái)獲得常規(guī)氟鹽反應(yīng)法的最佳工藝參數(shù)，討論工藝條件對(duì)復(fù)合材料Ti、B收成率以及組織性能的影響。
　　將兩種氟鹽K2TiF6與KBF4以混合均勻的粉末狀加入到熔體中，可以獲得理想的Al/TiB2復(fù)合材料，而且TiB2的收成率最高。塊狀形式加入雖然可以促進(jìn)反應(yīng)，但TiB2顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重。制備Al-Si復(fù)合材料微觀組織表明內(nèi)生

3、的TiB2顆粒可以細(xì)化、優(yōu)化共晶Si，使得共晶Si形貌轉(zhuǎn)變?yōu)榈容S狀。Si與TiB2顆粒的相互作用可以降低TiB2的尺寸，當(dāng)Si含量達(dá)到10％時(shí)，TiB2顆粒尺寸由1μm以上降到0.5μm以下。
　　采用優(yōu)化的混合鹽反應(yīng)法制備TiB2顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。結(jié)果表明:850℃就可以使原位反應(yīng)很順利的進(jìn)行，保溫60分鐘可以制備拉伸性能良好的Al/TiB2復(fù)合材料，反應(yīng)過(guò)程中施加攪拌降低了復(fù)合材料的機(jī)械性能。提高攪拌速率可以使聚集的TiB

4、2顆粒分散開(kāi)來(lái)，但同樣也使Ti、B的收成率降低。采用優(yōu)化的混合鹽反應(yīng)法制備的Al-5TiB2復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度與鋁基體相比提高了161％，而延伸率也沒(méi)有降低。
　　初步研究了預(yù)球磨法來(lái)減小Al/TiB2復(fù)合材料中自生TiB2增強(qiáng)相的尺寸，獲得滿足Orowan強(qiáng)化機(jī)制（小于500 nm）的增強(qiáng)相顆粒。并且討論了球磨和燒結(jié)過(guò)程對(duì)Al/TiB2復(fù)合材料中原位生成的TiB2顆粒大小的影響，經(jīng)過(guò)預(yù)球磨法制備的具有亞微米級(jí)甚至是納米級(jí)增強(qiáng)相的鋁