稀土氧化物對FSP制備原位顆粒增強鋁基復(fù)合材料組織和性能的影響.pdf

1、本文選取1060Al作為基材，采用攪拌摩擦加工方法(Friction Stir Processing, FSP)制備出Ni/Al復(fù)合材料，并在此基礎(chǔ)上通過添加不同含量(1-7wt％)、不同種類的稀土氧化物(ReO)，研究了ReO對FSP制備Ni/Al復(fù)合材料組織和性能的影響，探索了其對原位反應(yīng)的作用機制，同時研究了熱處理前后復(fù)合材料組織、性能的變化。
　　試驗結(jié)果表明：當 ReO(La2O3或 CeO2)的添加量為5wt%時，(N

2、i+ReO)/Al復(fù)合材料中Al3Ni增強相顆粒分布較為均勻，且含量最高，塊狀的Ni粉團聚減少，復(fù)合材料的組織最佳；此時，抗拉強度達到最大值，分別為221MPa和238MPa。相比未添加ReO的復(fù)合材料(166MPa)，抗拉強度分別提高了33.1%和43.3%。當ReO(La2O3或 CeO2)添加量增至7wt%時，復(fù)合材料中 Al3Ni增強相顆粒的含量反而減少，塊狀的Ni粉團聚重新出現(xiàn)，抗拉強度分別下降至205MPa和201MPa。因

3、此，在本試驗條件下ReO的最佳添加量為5wt%。
　　相比Ni/Al復(fù)合材料，(Ni+ReO)/Al復(fù)合材料中粉末的團聚類型除了常規(guī)的焊合形、長條形、樹葉紋理形，還出現(xiàn)了新的團聚類型：半聚合形、倒 C形、顆粒密集形。在FSP過程中添加La2O3或CeO2后，其會阻礙Ni粉的相互吸附、聚攏行為，使 Ni粉無法焊合在一起，改善了 Ni粉的團聚行為，從而產(chǎn)生了新的團聚類型，并生成了更多的Al3Ni增強相；此外，ReO能與基體發(fā)生反應(yīng)生成

4、稀土相，放出巨大的反應(yīng)熱，使復(fù)合區(qū)的溫度升高，促進Al-Ni原位反應(yīng)的進行，導(dǎo)致Al3Ni增強相體積分數(shù)增加。
　　熱處理試驗中的生成相順序為：Al+Ni→Al3Ni+Al+Ni→Al3Ni+Al3Ni2，最終的產(chǎn)物為 Al3Ni和 Al3Ni2的混合物。熱處理使 Ni/Al及(Ni+ReO)/Al復(fù)合材料中 Ni粉團聚體強化層厚度增加，并在Ni粉團聚中生成了新相Al3Ni2，但是(Ni+ReO)/Al復(fù)合材料中 Ni粉團聚體的致