高強(qiáng)高韌原位A356鋁基復(fù)合材料的組織及性能研究

1.66萬字 34頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)

摘 要
鋁基復(fù)合材料具有低的密度、高的比強(qiáng)度和比模量以及良好的耐磨性能和減震性能在航空航天特別是汽車工業(yè)中具有廣闊的市場(chǎng)。本文綜述了鋁基復(fù)合材料常用的基體合金與增強(qiáng)體、性能與原位制備方法以及應(yīng)用現(xiàn)狀。就一種鋁基復(fù)合材料，圍繞其制備、微觀組織和力學(xué)性能進(jìn)行研究，并對(duì)原位合成鋁基復(fù)合材料的研究方向提出了一些看法和展望。
開發(fā)了A356-(K2ZrF6+KBF4+Na2B4O7)反應(yīng)新體系，熔體反應(yīng)制備含兩種納米尺寸的增強(qiáng)相：其中Al2O3呈長方體狀和橢球狀，尺寸0.1μm左右，分散均勻；ZrB2單個(gè)顆粒呈六邊形，尺寸0.1μm左右，但易團(tuán)聚，分布在α-Al晶界處。超聲場(chǎng)下，復(fù)合材料中內(nèi)生顆粒體積分?jǐn)?shù)增大，顆粒分散度得到改善。超聲功率為1.0kW，超聲總時(shí)間3min時(shí)，復(fù)合材料微觀組織達(dá)最佳狀態(tài)，顆粒體積分?jǐn)?shù)從8.7%增加到10.2%，反應(yīng)效率提高了10.0%。聲磁耦合作用于反應(yīng)體系制備的復(fù)合材料顆粒體積分?jǐn)?shù)達(dá)12.1%，反應(yīng)收得率達(dá)到80.7%，ZrB2顆粒尺寸約50nm，分散效果顯著提高。聲磁復(fù)合作用下合成的納米復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度和伸長率高達(dá)302MPa和9.1%，較單一場(chǎng)最優(yōu)性能分別提高14.8%和48.5%，較未施加物理場(chǎng)時(shí)復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度提高了34.2%，且伸長率是未施加物理場(chǎng)時(shí)的2.1倍；復(fù)合材料拉伸斷口形貌中基本不存在脆性平坦區(qū)，韌窩多而小，形貌均勻，呈現(xiàn)了明顯的韌窩型斷裂特征。


關(guān)鍵詞：超聲場(chǎng)；原位反應(yīng)；、鋁基復(fù)合材料；微觀組織；力學(xué)性能