原位合成al-%2c3-ti增强al基复合材料的研究

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1、江苏大学硕士学位论文摘要本文采用Ti．(x+3)舢(x>O)体系粉末压块在一定温度下预热发生热爆反应，原位制备出A13Ti颗粒增强铝基复合材料。借助DSC、XRD、SEM等现代分析方法，研究了Ti一(X_}3)烈(x>O)体系的反应过程和A13Ti／AI复合材料的组织形貌及微观结构。通过热力学计算及动力学模型的建立，分析了11一(x+3)舢(x>O)体系的反应机理。测试了复合材料的硬度和耐磨性能。探讨了工艺参数对复合材料组织形貌、致密度及硬度的影响。研究结果表明：Ti．(x十3)AI(x>0)体系在一定温度下预热时，Al粉熔化并与固态n粉在665。C发生包晶反应放热引发了后续的3舢+Tis一舢

2、3Ti热爆反应，生成弛Ti颗粒均匀分布在Al基体上的复合材料。体系成分、预热温度及Ti粉粒度对热爆产物的组织形貌和致密度有显著影响。随体系中Al含量的增加，热爆起始温度升高，反应绝热温度降低，砧3Ti熔化的体积分数减少或不熔化，复合材料中AJ3Ti颗粒直径减小，致密度升高；预热温度升高，体系反应速度加快，产物中削3Ti颗粒直径变大：Ti粉粒度变细，反应剧烈程度增加。复合材料性能测试结果表明：A13TiJAl复合材料的维氏硬度随原位生成的A13Ti颗粒含量的增加而增加。舢3Ti．2A1复合材料和A13Ti．4AI复合材料因致密度不高，虽然A13n颗粒含量较高，但密损性能提高有限；A13Ti．6A

3、I复合材料与纯铝相比表现出较高的耐磨性，在50N、100N、150N载荷下，耐磨性分别是纯铝的3倍、2．1倍、3．56倍，在150N载荷下，耐磨性是A356铝合金的1．4倍；复合材料的室温干滑动磨损机制由粘着磨损和磨粒磨损共同作用，并存在少量氧化磨损。关键词：Ti一(X+3)～，热爆反应，A13Ti／AI复合材料，显微组织，耐磨性江苏大学硕士学位论文ABSTRACTA13Ti／A1compositeswereinsitufabricatedbypreheatingA1andTipowderblocksatsometemperatures．ThereactionprocessofTi一(x+3)

4、Al(x>0)system，themicroscopicmorphologyandmicrostructureoftheproductswerestudiedbyusingDSC、XRD、SEMetc．ThereactionmechanismofTi·(x+3)舢(x>o)systemwasanalyzedthroughthermodynamicscalculationandtheestablishedkineticmodel．Thehardnessandwearpropertyofthecompositesweretested．Theinfluencingfactorsonthemorpho

5、logy,densityandhardnessofAl3Ti／AIcompositeswerealsodiscussed．Theexperimentalresultsshowedthattheexplosionreactionof3趾+Tis一舢湎wasinducedbythemeltedaluminumandtheperitecticreaction．TheA13Ti／AIcompositeswerefabricatedbecausseofsuperfluousaluminum．Ingredients，thepreheatedtemperatureandthegranularityofTiw

6、erefoundtohaveobviousinfluencesonmorphologyanddensityoftheproducts．Withtheincreaseofthecontentofaluminum，thepreheatingtemperatureandadiabatictemperatureofthesystemwgl"edepressed．ThusthemeltingvolumeofA13nwasdecreasedorno—melting，andthediameterofA13Tibecomessmallwitlltheincreaseddensityofthecomposite

7、s．Asthepreheatingtemperatureincreases，thevelocityofthereactionrises，AbTiparticlesgrowupwithanomalousmorphology．AsthegranularityofTiparticlesreduces，thereactionbecomeslessvigorous．Theresultsofpropertye