氩弧熔化制备高TiC含量增强Al基复合材料的研究.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonhighcontentTiCReinforcedAluminumCompositebyTIGMeltingByConghuiLuSupervisor：AssociateProf．WenboTangMaterialsProcessingEngineeringSchoolofMaterialsScienceandEngineeringApirl2014原创性声明lIIIIIIllIIlUlR111Y2

2、547753本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：中^L峭醐一14年s肿帽学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学

3、可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文作者：穸卜婿日期：2014年5月20日摘要为了获得高陶瓷相含量的Al基复合材料，在石墨坩埚中采用氩弧熔化TiC、Al、Ti和石墨粉末压块的方法制备了高TiC含量(k50wt．％)增强的～基复合材料，运用DSC、XRD、OM、SEM和EDAX等分析手段，研究了有外加TiC时A1．Ti．C

4、体系反应的热力学和动力学，分析了内生TiC颗粒的形成机制和外加TiC的作用，并测试了硬度和耐磨性，探讨了高TiC含量的Al基复合材料组织性能的影响因素及制备过程中存在的问题与对策。通过研究发现，在氩弧熔化制备高TiC含量增强舢基复合材料过程中，原位生成TiC的反应过程是极其复杂的。TiC主要由A13Ti与溶解在～液中的碳原子反应生成，或者由A14C3与溶解在Al液中的钛原子反应而生成。当温度超过1300℃左右时，中间产物A14C3、魁3Ti完全消失。试验结果表明，有外加TiC的试样，基体中存在原位生成的TiC小颗粒和外加TiC大

5、颗粒的共同作用；而没有外加TiC的试样，基体中TiC颗粒大小及分布较均匀，但颗粒尺寸较有外加TiC试样中原位生成的TiC颗粒要大。通过分析可知，外加的TiC对A1．Ti．C体系剧烈的放热反应起到一定的抑制作用，并对内生TiC颗粒的过分长大、破碎有很大的改善作用。在制备工艺参数选择方面，．氩弧电流最适宜在150A，氩弧持续时间最适宜为20s，在此参数时，反应较完全，TiC颗粒尺寸较适中。而在同样大小的电流下，交流相对直流正接来说，试样在整个过程中获得的总热量要小，试样中舢．Ti．C体系的反应过程及TiC颗粒的长大过程要滞后一些。另

6、外，氩弧熔化制备的高TiC含量增强Al基复合材料克服了以往低TiC含量(Swt．30％)增强甜基复合材料中含有A13Ti、A14C3等中间产物难以反应完全的缺点，硬度和耐磨性大大提高。60wt．％TiCp／AI复合材料(30％外加TiC)的硬度较L1060铝合金提高了7倍左右，较20％TiCJAl复合材料提高了4倍左右；耐磨料磨损性能较L1060铝合金提高了4倍左右，较20％TICD／越复合材料提高了2倍左右。关键词：氩弧熔化高TiC含量Al基复合材料硬度耐磨性AbstractIIlordertoobtainamaterialw

7、ithhighhardnessandhighwearresistance，akindofTiC，A1，Tiandgraphitemixedpowderispressedintoalloyblocks，thenprepareintoagraphitecruciblewithTIGsmeltingforproducinghighTiCcontent(>、玑．50％)particlesreinforcedAImatrixcompositesinthissubject．CombinedwiththeuseofDSC，XRD，OM，SEM

8、andEDAXanalysisandothermethods，thethermodynamicsandkineticsofA1．Ti．CsysteminresponsetoexternalTiCisstudied．Basedontheanalysisofthef