準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀鋁基復(fù)合材料的制備及組織性能研究.pdf

1、增強相均勻分布的傳統(tǒng)鋁基復(fù)合材料強度、剛度高,但塑性韌性低,本論文以“微結(jié)構(gòu)韌化”為指導(dǎo)思想,設(shè)計了增強相呈三維準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀分布的新型鋁基復(fù)合材料。以大尺寸6061合金粉與細(xì)小ZrO2粉末為原料,采用低能球磨和熱壓燒結(jié)技術(shù)制備復(fù)合材料,并采用SEM、XRD等手段對材料的微觀組織和原位反應(yīng)機理進行了研究。測試了網(wǎng)狀鋁基復(fù)合材料的室溫和高溫力學(xué)性能,并與增強體均勻分布的復(fù)合材料進行對比。對網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料進行了熱擠壓,研究了擠壓變形對材料組織

2、和性能的影響。
　　研究了不同球磨時間和轉(zhuǎn)速對混合粉末形貌的影響,得到最佳球磨混粉時間為2h,轉(zhuǎn)速200rpm。研究了不同燒結(jié)時間和溫度對生成增強相形貌和分布的影響,摸索出最佳燒結(jié)條件為850℃保溫90min。在適當(dāng)?shù)募僭O(shè)和簡化的基礎(chǔ)上，建立了增強相反應(yīng)動力學(xué)模型,討論了影響其生長速度的因素。
　　對復(fù)合材料的組織分析表明,6061鋁合金粉與ZrO2粉原位反應(yīng)生成了Al3Zr相和納米Al2O3相。Al3Zr呈針片狀分布在60

3、61Al顆粒周圍,形成三維準(zhǔn)連續(xù)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),基體顆粒未完全被增強體分割開,能充分發(fā)揮6061基體高塑性的特點。同時Al3Zr連接相鄰基體顆粒,對基體起到很好的強化效果。生成的納米級的Al2O3顆粒,在6061Al顆粒周圍彌散分布,能顯著強化基體,提高復(fù)合材料的強度。
　　材料的力學(xué)性能測試結(jié)果分析表明,網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)復(fù)合材料室溫力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于均勻分布的復(fù)合材料,其室溫拉伸強度為200MPa,高于均勻分布復(fù)合材料的120MPa,擠壓態(tài)網(wǎng)狀