鋁基非晶原位晶化增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、鋁基復(fù)合材料由于高比強(qiáng)度、高彈性模量、耐腐蝕性好、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好等優(yōu)異的力學(xué)和物理性能，在航空航天領(lǐng)域和汽車工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因?yàn)樵鰪?qiáng)體價(jià)格便宜、加工技術(shù)簡(jiǎn)單等而得到廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的陶瓷顆粒增強(qiáng)體與鋁合金在物理化學(xué)性質(zhì)差異，從而使陶瓷顆粒增強(qiáng)鋁合金的界面結(jié)合性較差，復(fù)合材料易呈現(xiàn)脆性斷裂。而鋁基非晶Al-TM-RE系含有大量的鋁元素，能與鋁合金基體具有良好的界面結(jié)合性能。因此鋁基非晶增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究具有重要

2、的研究意義。
　　本文研究了通過氣霧化法獲得的鋁基非晶粉末形貌、大小、熱力學(xué)和顯微結(jié)構(gòu)特征，以及機(jī)械球磨對(duì)鋁基非晶粉末的結(jié)構(gòu)影響，研究了鋁基非晶原位晶化增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能，并研究了鋁基非晶在高溫下的相轉(zhuǎn)變過程以及顯微結(jié)構(gòu)。
　　通過霧化法獲得的AlNiYLaCo粉末，當(dāng)液滴直徑徑小于30μm時(shí)，由于液滴直徑小冷卻較快而形成非晶合金。鋁基非晶在熱壓燒結(jié)過程中發(fā)生晶化，析出納米的金屬間化合物和鋁相。鋁基非晶在202

3、4基體中均勻分布，隨著加入的鋁基非晶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鋁基非晶粉末發(fā)生團(tuán)聚。原位析出的金屬間化合物可以明顯的增強(qiáng)2024鋁合金，并且隨著加入的鋁基非晶粉末的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的強(qiáng)度逐漸提高，然而塑性不斷的降低，當(dāng)加入的鋁基非晶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到60 wt.％時(shí)，塊體的壓縮強(qiáng)度達(dá)到735MPa。用復(fù)合材料的直線法則來模擬復(fù)合材料的強(qiáng)度可知，當(dāng)加入的鋁基非晶的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較小時(shí)，復(fù)合材料的強(qiáng)度與各組成部分的強(qiáng)度屬性可以很好的符合直線法則，隨著加

4、入的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，鋁基非晶開始聚集，復(fù)合材料的強(qiáng)度偏離直線法則，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)強(qiáng)度低于直線法則所計(jì)算的理論強(qiáng)度。
　　粒徑大于30μm的AlNiYLaCo粉末與2024鋁合金粉末機(jī)械球磨48h，原始AlNiYLaCo粉末內(nèi)部隨機(jī)分布的金屬間化合物變成層狀分布。隨著混合粉末球磨時(shí)間的延長(zhǎng)，熱壓燒結(jié)的塊體壓縮強(qiáng)度越高，然而隨著球磨時(shí)間的進(jìn)一步延長(zhǎng)，由于粉末被嚴(yán)重氧化，塊體材料在低應(yīng)力下提前斷裂。塊體復(fù)合材料的高溫強(qiáng)度高于2024鋁合金，隨