氣流法原位反應(yīng)制備細顆粒TiB-,2-增強Al基復(fù)合材料的研究.pdf

1、原位反應(yīng)制備TiB2/Al基復(fù)合材料具廣闊的應(yīng)用前景，但TiB2易在晶界團聚，制約了復(fù)合材料性能的進一步提高。為此，本文在原有工藝的基礎(chǔ)上，以Al-Ti-KBF4為反應(yīng)體系，采用氣流法與快速攪拌相結(jié)合的新工藝，原位反應(yīng)制備了分布較均勻、細小的TiB2/Al基復(fù)合材料。利用XRD、SEM、EDS等分析方法，探討了Al-Ti-KBF4體系的熱力學(xué)反應(yīng)過程，研究了攪拌速度等工藝參數(shù)及活性添加劑Mg/CeO2對復(fù)合材料中增強顆粒大小、分布的影響

2、，得出了氣流法的合理工藝。在此工藝條件下，最后研究了利用氣流法制各的TiB2/Al-4.5Cu及雙相增強TiB2-TiC/Al-4.5Cu復(fù)合材料的性能。研究結(jié)果表明： (1)Al-Ti-KBF4體系中，控制KBF4、Ti反應(yīng)混合粉中的Ti/B原子比為1/2，可抑制TiB2以外的生成相產(chǎn)生，在金屬熔體內(nèi)獲得單一、且與基體界面清晰的TiB2增強相。 (2)在一定TiB2含量范圍內(nèi)，氣流法能有效抑制TiB2在晶界上團聚，獲得

3、比預(yù)制塊加入法更細小、分布更均勻的TiB2顆粒，制備的TiB2/Al復(fù)合材料中TiB2顆粒大小為0.5-1um左右，其形貌為卵圓形或多邊形。但當(dāng)TiB2含量超過10％wt時，氣流法也難于有效抑制TiB2的團聚。 (3)Al-Ti-KBF4體系、氣流法反應(yīng)過程中，反應(yīng)溫度、攪拌速度等工藝參數(shù)，對復(fù)合材料中的TiB2顆粒分布影響很大，本文得出最佳反應(yīng)溫度為850℃左右，攪拌速度為600-800轉(zhuǎn)/分；加入3％wtMg能細化TiB2顆

4、粒，使其分散更均勻，而Mg粉氣流加入細化效果更佳，機理是形成了TiB2/MgAl2O4/Al界面。而CeO2對TiB2顆粒的影響不明顯。 (4)在條件相同下，與預(yù)制塊加入法相比，氣流法制備5％TiB2/Al-4.5Cu復(fù)合材料的各項力學(xué)性能均有提高。比Al-4.5Cu基體合金抗拉強度提高37.3％，延伸率提高20％；5％TiB2-2％TiC/Al-4.5Cu復(fù)合材料比基體合金抗拉強度提高43.1％，延伸率下降了11.4％。在Al