TiB2P/Al复合材料的显微组织及室温拉伸性能的研究

论文摘要

本文采用压力浸渗法制备了体积分数为27%、33%和40%的TiB2P/6061Al复合材料和TiB2P/2024Al复合材料,对复合材料进行热挤压加工。利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、拉伸试验等多种分析测试手段对复合材料的微观组织、力学性能进行了系统的研究,探讨了增强体含量、热处理工艺对热挤压前后复合材料力学性能的影响。研究表明:TiB2颗粒在基体中的分布随着颗粒体积分数的增加而趋于均匀。挤压后复合材料组织致密,颗粒分布均匀。TEM观察表明,TiB2颗粒与基体合金界面结合状况良好,有轻微的界面反应,TiB2颗粒附近基体中存在由热错配产生的位错;热挤压可明显细化基体晶粒,挤压后的晶粒尺寸为13μm,TiB2P/6061Al复合材料的时效析出相为β′相;TiB2P/2024Al复合材料的时效析出相为S′相,且后者的时效后析出相细小弥散。压力浸渗法制备的TiB2P/6061Al和TiB2P/2024Al复合材料的抗拉强度、屈服强度和弹性模量均随TiB2颗粒体积分数的增加而获得提高,TiB2P/2024Al复合材料的抗拉强度在380MPa至550MPa之间,体积分数40%的TiB2P/2024Al的抗拉强度可达550MPa,经热挤压之后,复合材料的力学性能获得进一步的提高,TiB2P/2024Al复合材料的抗拉强度在410MPa至580MPa之间,体积分数40%的TiB2P/2024Al挤压热处理之后的抗拉强度可达580MPa以上。而复合材料的延伸率随着颗粒体积分数的增加逐步下降,挤压后复合材料的延伸率还是随着颗粒体积分数的增加而下降,但较挤压之前有很大提高,尤其是体积分数40%的TiB2P/6061Al的延伸率较挤压前提高了100%。三种体积分数TiB2P/6061Al复合材料和TiB2P/2024Al复合材料断口分析表明,复合材料的断裂方式为微观上基体铝合金的韧性断裂特征,且随着体积分数的增加,复合材料体积分数的提高,由宏观上的塑性断裂转变为脆性断裂的特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 颗粒增强铝基复合材料的研究与应用
• 1.2.1 颗粒增强铝基复合材料的国内外研究状况
• 1.2.2 颗粒增强铝基复合材料的应用及发展前景
• 1.3 低体积分数金属基复合材料的制备方法
• 1.3.1 粉末冶金法
• 1.3.2 铸造法
• 1.3.3 原位合成法
• 1.3.4 喷射沉积法
• 1.4 颗粒增强铝基复合材料的显微组织与力学性能
• 1.4.1 增强颗粒
• 1.4.2 位错
• 1.4.3 晶粒
• 1.4.4 时效析出相
• 1.4.5 颗粒增强铝基复合材料的界面
• 1.4.6 颗粒增强铝基复合材料的力学性能
• 1.5 颗粒增强铝基复合材料的热挤压
• 1.5.1 颗粒增强铝基复合材料的热挤压行为
• 1.5.2 热挤压对颗粒增强铝基复合材料显微组织和性能的影响
• 1.6 本文主要研究内容
• 第2章 试验材料和方法
• 2.1 试验材料及制备方法
• 2.1.1 粉末配比与混合
• 2.1.2 增强体的选择
• 2.1.3 复合材料的制备
• 2.1.4 复合材料的热挤压
• 2.2 热处理工艺
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 复合材料拉伸性能测试
• 2.3.2 复合材料密度测试
• 2.3.3 复合材料组织观察
• 第3章 复合材料的制备、成型及显微组织观察
• 3.1 引言
• 2P/Al 复合材料的制备及热挤压'>3.2 TiB_2P/Al 复合材料的制备及热挤压
• 3.2.1 复合材料的制备
• 3.2.2 复合材料的热挤压
• 3.2.3 复合材料的致密度
• 2/Al 复合材料的显微组织观察'>3.3 TiB₂/Al 复合材料的显微组织观察
• 2/6061Al 复合材料的显微组织观察'>3.3.1 TiB₂/6061Al 复合材料的显微组织观察
• 2/2024Al 复合材料的显微组织观察'>3.3.2 TiB₂/2024Al 复合材料的显微组织观察
• 2/6061Al 和TiB₂/2024Al 显微组织的对比'>3.4 TiB₂/6061Al 和TiB₂/2024Al 显微组织的对比
• 3.5 本章小结
• 2/Al 复合材料挤压前的力学性能'>第4章 TiB₂/Al 复合材料挤压前的力学性能
• 4.1 引言
• 4.2 复合材料的抗拉强度
• 4.3 复合材料的弹性模量
• 4.4 复合材料的屈服强度
• 4.5 复合材料的延伸率
• 4.6 SEM 断口分析
• 4.7 本章小结
• 第5章 热挤压对复合材料力学性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 复合材料挤压后的拉伸应力—应变曲线
• 5.3 抗拉强度
• 5.3.1 热处理对抗拉强度的影响
• 5.3.2 热挤压对复合材料抗拉强度的影响
• 5.4 弹性模量
• 5.4.1 热处理对复合材料弹性模量的影响
• 5.4.2 热挤压对复合材料弹性模量的影响
• 5.5 复合材料的屈服强度
• 5.5.1 热处理对复合材料屈服强度的影响
• 5.5.2 热挤压对复合材料屈服强度的影响
• 5.6 复合材料的延伸率
• 5.6.1 热处理对复合材料延伸率的影响
• 5.6.2 热挤压对复合材料延伸率的影响
• 5.7 SEM 断口分析
• 2/Al 复合材料的强化机理'>5.8 TiB₂/Al 复合材料的强化机理
• 5.8.1 位错强化
• 5.8.2 弥散强化机制
• 5.8.3 细晶强化机制
• 5.8.4 固溶时效强化
• 5.9 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢