原位TiB2顆粒增強6063鋁基復合材料的制備及導熱性能研究

2.1萬字 41頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要本實驗采用直接反應法，以6063鋁合金為基體，Al-TiO2-B2O3為反應體系成功制備出TiB2顆粒增強6063鋁基復合材料，優(yōu)化了制備工藝。利用XRD、OM、SEM、EDS等測試手段，研究了各種參數(shù)對復合材料的影響，分析了復合材料顆粒的顯微組織，并研究了顆粒增強鋁基復合材料的導熱性能和相關力學性能。研究表明在740℃下可以制備TiB2/6063鋁基復合材料。增強相的形貌與分布與反應溫度和反應物的體積分數(shù)等因素密切相關，反應體系最佳反應時間為15min，TiB2增強相的加入會細化基體晶粒尺寸，并且當增強相體積分數(shù)為3vol%時，基體晶粒平均大小為30μm。球磨工藝中，球磨時間過短會導致粉末混合質量差成分強烈偏聚，但時間過長時粉末的形變加劇顆粒分布的均勻性反而略有所下降；同時球磨轉速也不能太低，不然無法充分碰撞，但轉速過高粉末會有粘結趨勢，所以在課題實驗設計中 球磨時間為0-10h，轉速為200-300rmp。顆粒粒徑不同復合材料熱導率也不同隨著其粒徑增大復合材料材料熱導率呈增加趨勢；近球形顆粒的復合材料熱導率要大于不規(guī)則形的復合材料熱導率；界面對復合材料的熱導率影響顯著隨顆粒界面氧化層厚度的增加熱導率呈下降趨勢且下降幅度較大但其幅度隨厚度的增加呈變小的趨勢。顆粒增強鋁基復合材料的抗拉強度隨著TiB2顆粒體積分數(shù)的增加而增加。對于6063鋁基體而言，基體材料斷口表現(xiàn)出準解理斷裂和小部分韌窩斷裂混合型斷裂特征。隨著增強顆粒體積分數(shù)的增加，復合材料的拉伸斷口由混合型斷裂轉變?yōu)轫g窩斷裂。顆粒增強復合材料的強化機制主要為細晶強化和熱失配應力協(xié)同作用強化。


關鍵詞：顆粒增強；TiB2/6063；鋁基復合材料；球磨工藝；抗拉強度