Al18B4O33w-6061Al復(fù)合材料熱變形行為與性能研究.pdf

1、論文采用擠壓鑄造法制備了含低熔點相 Sn的硼酸鋁晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,Sn在復(fù)合材料中的含量分別為0,0.43％,0.56%和0.83%。利用掃描電鏡(SEM),透射電鏡(TEM)和X射線衍射(XRD)等方法研究了復(fù)合材料的微觀組織;分析了Sn對復(fù)合材料力學(xué)性能,熱變形行為和熱膨脹性能的影響規(guī)律。
　　SEM,TEM和XRD分析表明Sn主要存在于復(fù)合材料界面處,并有部分Sn散落于基體。Sn的引入不會大幅度降低復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度和屈服

2、強(qiáng)度。少量Sn可以增加復(fù)合材料楊氏模量。更重要的是Sn的引入大幅度提高了復(fù)合材料的延伸率。另外,Sn的引入改變復(fù)合材料的斷裂機(jī)制,隨Sn含量的增加,復(fù)合材料斷裂由基體撕裂向晶須脫粘轉(zhuǎn)變。
　　復(fù)合材料流變應(yīng)力和晶須長度隨Sn含量的增加,隨溫度的升高和應(yīng)變速率的降低分別降低和增大。不含Sn復(fù)合材料的應(yīng)變軟化主要受晶須折斷控制,而含Sn復(fù)合材料的應(yīng)變軟化在低溫階段受晶須折斷控制,在高溫階段受基體回復(fù)和再結(jié)晶控制。
　　復(fù)合材料擠

3、壓壓力和晶須長度隨Sn含量增加,溫度升高和擠壓比減小分別降低和增大。ABOw/0.43Sn/6061Al復(fù)合材料最佳擠壓溫度和模角分別為400℃和45°。采用大擠壓比擠壓的ABOw/0.43Sn/6061Al復(fù)合材料具有良好的表面質(zhì)量,并且不受擠壓溫度和模角的影響。擠壓態(tài)ABOw/0.43Sn/6061Al復(fù)合材料的拉伸性能受界面強(qiáng)度,晶須長度和定向排列程度以及基體加工硬化程度影響。在最佳工藝下,擠壓態(tài)ABOw/0.43Sn/6061A

4、l復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度和楊氏模量隨擠壓比的增大而增大,而延伸率則隨擠壓比的增大先增大后降低,在擠壓比為13:1時達(dá)到最大值。
　　壓縮態(tài)復(fù)合材料織構(gòu)由<111>Al,<100>Al和<110>Al三種纖維織構(gòu)組成。擠壓態(tài)復(fù)合材料織構(gòu)由<001>ABOw,<111>Al和<100>Al三種纖維織構(gòu)組成。復(fù)合材料變形織構(gòu)的演變受變形參數(shù)的影響。由于Sn在變形過程中熔化,可以松弛界面應(yīng)力集中,促進(jìn)界面滑動以及導(dǎo)致基體局部熔化,從而

5、提高晶須與基體變形的協(xié)調(diào)性;另外,Sn還可以作為形核質(zhì)點促進(jìn)基體回復(fù)和再結(jié)晶,所以ABOw/Sn/6061Al復(fù)合材料變形織構(gòu)隨變形參數(shù)的演變規(guī)律不同于ABOw/6061Al復(fù)合材料。
　　晶須取向分布導(dǎo)致復(fù)合材料熱膨脹行為具有各向異性。Sn的存在降低了擠壓態(tài)復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)和各向異性程度。建立了帶有晶須分布函數(shù)的熱膨脹系數(shù)計算模型,該模型能很好的預(yù)測鑄態(tài)復(fù)合材料低溫階段熱膨脹系數(shù)。建立了復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)與熱錯配應(yīng)力關(guān)系模型