合金元素對部分重熔過程Al-Ti混合粉末冷壓塊中反應的影響.pdf

1、為了克服粒子增強鋁基復合材料制備技術及所得材料塑性差的缺點，結合粉末冶金技術及觸變成形技術提出一種集制備與成形于一體的新技術----粉末混合觸變成形技術，利用此技術制備新型的原位自生Ti芯、化合物殼的芯-殼結構粒子增強的 Al基復合材料，以期材料具有較高的抗拉強度同時還具有良好的塑韌性。前期研究發(fā)現，合金元素對于殼層的形成及致密性有顯著影響。本文從熱力學和動力學兩個方面主要研究了合金元素對部分重熔過程中Al-Ti混合粉末冷壓塊中芯-殼結

2、構粒子形成的影響，目的是為了后期獲得高性能的復合材料奠定基礎。
　　本研究主要內容包括：⑴Si元素的加入不僅可以引起化合物殼層的相變，而且還可以改變反應速率；Cu、Mg、Zn元素的加入不會引起Al-Ti反應相的改變，且反應產物僅有Al3Ti相；Mg元素可顯著降低 Al熔體的表面能，促進與Ti粉末的反應；Zn元素一方面可以降低Al熔體表面能，另一方面因熔點低可促進液相形成，進而加速與Ti粉末的反應進行；而 C u的加入對反應速率的影

3、響不明顯。因Si的加入引起相變，從而使體系的穩(wěn)定性發(fā)生變化，因此體系吉布斯自由能會隨著Si元素的含量的增加而發(fā)生變化，而其他三種元素因促進形成穩(wěn)定的Al3Ti相而使得體系越趨穩(wěn)定。⑵對于Al-5Ti-xSi體系，在720℃加熱10min時，隨著Si含量由2wt.%增加至9wt.%，反應殼層的變化過程：由單一的(Al, Si)3Ti相轉變?yōu)榈?Al, Si)3Ti和τ1（Al5Ti7Si12）兩相，再轉變?yōu)棣?相。當Si的加入量為9%時，

4、可以獲得致密的τ1殼層。Al-5Ti-7Si體系在半固態(tài)溫度600℃下加熱30min時可以獲得致密且厚度約為7.6μm的τ1相殼層，即可以獲得良好的芯-殼結構增強粒子和理想半固態(tài)組織的基體。通過計算，600℃時形成致密τ1相產生的體積膨脹量為180%，小于720℃時生成 Al3Ti相產生的255%體積膨脹量，故600℃形成的τ1殼層致密且不易產生裂紋，且τ1的硬度和彈性模量比 Al3Ti更高，即這種芯-殼結構的粒子不僅具有更好的增強效果