原位增强铸造al45cu复合材料的研究

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1、原位增强铸造Al-4.5Cu复合材料的研究学科:材料加工工程研究生签字:〔指导教师签字il‘摘要本文通过正交实验法，采用混合盐体系(KZTiF6-KBF4-Na3AIF6)在Al-4.5Cu合金熔体内的原位反应，制备了内生颗粒增强的(TiB2+Al3Ti)/A1-4.5Cu原位复合材料，测试了复合材料的室温拉伸性能，并用OPM,SEM,TEM等观察研究了所制备复合材料的微观组织.同时计算了增强相的形成热力学参数，分析了复合材料的相结构，并对复合材料的强韧化机制进行了探讨。研究结果表明，用混合盐体系(KZTiF6-KBF4-Na3AIF6

2、)可以制备内生颗粒增强的(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu复合材料。内生颗粒对Al-4.5Cu具有显著强化和韧化作用。混合盐体系制备TiB2/Al-4.5Cu复合材料的正交实验中，当混合盐加入量为15wt%,冰晶石加入量为2wt%，原位反应温度为900℃时，复合材料的抗拉强度6b为400.31MPa，硬度HB为134，延伸率85为4.1%，分别比基体提高了48.7%,38.1%和32.3%;混合盐加入量对复合材料力学性能有显著影响，冰晶石加入量(1-3wt%)和原位反应温度(900^-10000C)对材料性能影响不明显。复合材料

3、的拉伸断裂属于微孔聚集断裂。AI-Ti-B三元体系中，热力学理论计算表明，TiB2形成能力最强，但实际上在原位反应中[Ti]含量相对过剩，会与Al结合形成了A13Ti，使得最终制得的复合材料组织中含有A13Tio对(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu复合材料的最佳固溶时效工艺为:5330C固溶12.16小时，1650C时效7小时。TEM分析表明，原位反应生成的增强相TiB2和A13Ti尺寸约100-300nm，能够弥散分布在基体中，其数量随着混合盐加入量的增加而增加，且越来越细小。(TiB2+A13Ti)/Al-4.5Cu的主要强

4、化途径为细晶强化、弥散强化和位错强化;主要的韧化途径为晶粒细化、颗粒弥散分布、颗粒与基体材料良好地协调变形，增强相颗粒的圆滑外形也能起到韧化作用。关键词:正交实验，混合盐，(TiB2+Al3Ti)/Al-4.5Cu原位复合材料，增强相Stu勿onin-situcompositesofcastA1-4.5CumatrixDiscipline:MaterialsProcessingEngineeringStudentsignature:SupervisorSignatureYak'7m}ABSTRACTInthispaper,(TiBz+A

5、13Ti)/Al-4.5Cuin-situparticlesreinforcingcompositeswerefabricatedviamixedsaltsin-situreactioninA145Cualloymelt.Orthogonalexperimentandanalyzedmethodwereadopted.Thecomposits'propertiesinroomtemperatureweretested.ThemicrostructurewereobservedthroughOPM,SEM,andTEM.Thethermo

6、dynamicalparametersofthereinforcingphasesin-situformedwerecaculated.Thestructureandconstitutesofthecompositeswereanalyzed.Thestrengtheningandplastifyingmechanismsofthecompositeswerealsodiscussed.TheresultsoftheresearchshowthatAI45Cumatrixreinforcedbyin-situformedTiBzandA

7、13Tiparticlescanbefabricatedviamixedsaltsreaction.In-situformedTiB2andA13Tihaverefiningandreinforcingefectsonthematrix.Intheorthogonalexperimentoffabricatingcomposites,whentheconditionsmeetwith(a)theK2TiF6-KBF4mixedsaltsadditionis15Wt%ofthemetalmatrix;(b)theNa3AIF6additi

8、onis2Wt%;(c)thereactiontemperatureis900'C;themechanicalpropertiesofthein-situcopmositesarebestamongthes