TiB-,2-+SiC顆?；祀s增強(qiáng)ZL109復(fù)合材料.pdf

1、本文論述了TiB<,2>+SiC顆?；祀s增強(qiáng)ZL109復(fù)合材料。 宇航、航空、尖端武器和集成電路等高科技的飛速發(fā)展，對(duì)材料提出了更高的要求，傳統(tǒng)的單相材料越來越難以滿足尖端科技高速發(fā)展的需求，顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料以其輕質(zhì)、高比強(qiáng)度、高比模量及良好的可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，為制備在多方面都具有優(yōu)良性能的材料提供了可能。 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料雖然具有上述優(yōu)異性能，但是成型和機(jī)加工困難等問題，一直是阻礙其實(shí)際應(yīng)用的難題。首先，在顆粒增

2、強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制備和成形過程中，因?yàn)榇箢w粒的沉降和小顆粒的團(tuán)聚等問題，難以得到組織和性能穩(wěn)定的復(fù)合材料；其次，由于顆粒對(duì)切削刀具的劇烈磨損，使得復(fù)合材料的機(jī)加工異常困難，即使制備出性能優(yōu)異的復(fù)合材料也會(huì)因?yàn)闊o法機(jī)加工而難以應(yīng)用，因此復(fù)合材料的機(jī)加工問題已經(jīng)成為阻礙其推廣應(yīng)用的瓶頸問題。 在研究增強(qiáng)體顆粒在復(fù)合材料熔體中沉降規(guī)律的基礎(chǔ)上，以攪拌鑄造法制備外加顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料及混合鹽法制備原位顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料為基礎(chǔ)，結(jié)合兩種

3、制備方法和兩種材料各自的優(yōu)點(diǎn)，嘗試開發(fā)出一種既具有良好機(jī)械性能，又具有良好成型性能和機(jī)加工性能的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，同時(shí)也為改善其它復(fù)合材料的成型性能和機(jī)加工性能提供新的思路。 首先，對(duì)SiC和TiB2兩種顆粒在復(fù)合材料熔體中的沉降行為進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)細(xì)小的TiB2顆粒在TiB2/Al復(fù)合材料熔體中不發(fā)生沉降，而粗大的SiC顆粒在SiC/Al復(fù)合材料熔體中沉降非常嚴(yán)重。通過Stokes公式分析了影響顆粒沉降速度的因素，得出增大

4、熔體的粘度可以延緩顆粒的沉降速度，而且細(xì)小的TiB2顆?？梢詷O大地提高熔體的粘度。因此，先用混合鹽反應(yīng)法制備出TiB2/Al復(fù)合材料，然后用攪拌鑄造法把SiC顆粒加到TiB2/Al復(fù)合材料中，從而制備出組織穩(wěn)定的TiB2+SiC顆?；祀s增強(qiáng)ZL109復(fù)合材料。 對(duì)(TiB2+SiC)/ZL109復(fù)合材料經(jīng)T6熱處理后的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，通過與單一顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的性能進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)TiB2和SiC顆粒的混雜對(duì)材料的力學(xué)性能

5、有很大提升。首先，由于TiB2顆粒的加入，大幅度提高了復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度，(TiB2+SiC)/ZL109復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度要遠(yuǎn)高于相同顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)的SiC/ZL109復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度；其次，TiB2和SiC顆粒的混雜對(duì)材料的彈性模量具有協(xié)同作用，(TiB2+SiC)/ZL109復(fù)合材料的彈性模量不但遠(yuǎn)高于單一顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料，而且要比彈性模量的計(jì)算值高出14.2％。 為了研究各種顆粒對(duì)復(fù)合材料切削性能的影響規(guī)律，對(duì)復(fù)合材料

6、進(jìn)行了銑削和車削實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，SiC顆粒對(duì)刀具的磨損非常嚴(yán)重，使得SiC/ZL109復(fù)合材料的機(jī)加工困難，需要提高刀具的性能或減少SiC顆粒的數(shù)量來滿足其機(jī)加工的需要；而TiB2顆粒對(duì)復(fù)合材料的切削性能影響很小，TiB2/ZL109復(fù)合材料甚至比ZL109合金具有更好的銑削性能；在顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，(TiB2+SiC)/ZL109復(fù)合材料具有比SiC/ZL109復(fù)合材料更好的切削性能。以上結(jié)果說明，用TiB2顆粒代替部分SiC顆