颗粒增强铝基复合材料的制备

【摘要】铝基复合合金材料具有比强度高、高比模量、导热导电性能良好、二次加工性能好等优点，而被广泛的应用于航空航天、建材、汽车、高速列车等领域，为轻量化材料的首选。但传统工艺制备复合材料易产生气孔、夹杂、增强体与基体润湿性不好结合面不牢固，影响材料的机械性能。合理的铝基复合材料制备工艺可以使细小的增强相弥散分布、与基体界面有良好的结合且润湿性良好。本文就颗粒增强铝基复合材料制备工艺展开相关研究，主要的研究内容：采用高能行星球磨设备制备了Al-Zr复合粉末，研究了球磨工艺参数（球磨时间、球料比和转速）对复合粉末微观组织的影响。采用搅拌熔铸法研究了TiO2粉末制备铝基复合材料工艺，分析搅拌时间、搅拌速度对材料的微观组织和性能的影响。对Al3Ti颗粒增强铝基复合材料在高温下的热稳定性进行研究。借助金相显微镜、SEM、XRD、硬度计、万能拉伸机等检测仪器对材料的微观组织和力学性能进行了表征，得到的主要实验结果如下：（1）随着高能行星球磨能量的增加（球磨时间增加，球料比增加和球磨速度提高），Al-Zr复合粉末的晶粒细化，组织中甚至出现非晶组织。（2）采用TiO2粉末制备含Ti的铝基复合材料，搅拌时间的延长能提高材料的硬度和稳定性；搅拌速度越快，硬度值越高。（3）对采用Al3Ti增强颗粒制得的铝基复合材料进行高温稳定性的研究，当温度小于200℃时，硬度值趋于稳定，当温度超过200℃后，硬度随着温度的升高而显著下降；暴露时间对晶粒大小和硬度值影响较小。其高温断口以韧性断裂为主，韧性和脆性断裂共存的特征。拉伸断口的韧窝粗大且浅，断口上萌生了较多的解理面。
【作者】郑铠东；
【导师】杨晶；
【作者基本信息】中北大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】铝基复合材料；颗粒增强；高能球磨；显微组织；搅拌；

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