原位合成ZrB2(np)/2024Al復(fù)合材料的組織及性能研究
Study on Microstructure and Properties of in-situ ZrB2(np)/2024Al Composite

2.4萬(wàn)字 46頁(yè) 原創(chuàng)作品，已通過(guò)查重系統(tǒng)

摘要 本文開(kāi)發(fā)了2024Al-K2ZrF6-KBF4反應(yīng)新體系，通過(guò)熔體直接反應(yīng)法成功制備了納米ZrB2顆粒增強(qiáng)2024Al基復(fù)合材料，并優(yōu)化了制備工藝參數(shù)。利用X-射線衍射儀(XRD)、金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)和透射電鏡(TEM)等儀器研究了ZrB2(np)/2024Al復(fù)合材料的微觀組織、相組成以及原位內(nèi)生顆粒的形貌、大小及分布特征等。測(cè)試了不同體積分?jǐn)?shù)的復(fù)合材料的力學(xué)性能，分析了復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制。
研究結(jié)果表明：在2024Al熔體溫度為870℃時(shí)，以K2ZrF6和KBF4為反應(yīng)物（摩爾比為1:3），保持反應(yīng)時(shí)間為30min的條件下，反應(yīng)生成的增強(qiáng)顆粒經(jīng)XRD、EDS及TEM分析確認(rèn)為ZrB2。ZrB2顆粒形貌呈六棱形或多邊狀，平均尺寸為30nm左右，并分布在晶界處。制備工藝參數(shù)的優(yōu)化結(jié)果表明：工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料微觀組織的影響顯著，最佳的制備參數(shù)為：K2ZrF6和KBF4的摩爾比為1：3，最佳反應(yīng)溫度為870℃，最佳反應(yīng)時(shí)間為30min。高默聲作用結(jié)果表明：高默聲可以顯著的改善顆粒的分散性，當(dāng)復(fù)合材料經(jīng)高默聲處理5min后，納米ZrB2顆粒團(tuán)簇被擊碎成尺寸為500nm左右的顆粒增強(qiáng)團(tuán)，分布也趨于均勻。
復(fù)合材料的拉伸性能研究結(jié)果表明：隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性顯著增強(qiáng)。當(dāng)納米ZrB2顆粒體積分?jǐn)?shù)為5.4%時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率達(dá)到245MPa，88Mpa和18.3％，分別是2024Al基體的1.36，1.57和2.03倍。ZrB2(np)/2024Al復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制主要有載荷傳遞、細(xì)晶強(qiáng)化、裂紋橋接、分支和偏轉(zhuǎn)等。


關(guān)鍵詞：ZrB2(np)/2024Al復(fù)合材料，納米ZrB2顆粒，原位反應(yīng)，微觀組織，力學(xué)性能