原位纳米粒子增强Al基复合材料的微观组织及高温力学性能

以纳米TiO₂为添加相,按一定比例添加B₂O₃和H₃BO₃,采用高能球磨和粉末冶金法相结合的方法制备了体积分数为4%的纳米氧化物粒子增强Al基复合材料,最后在723 K的条件下以16∶1的挤压比制备了复合材料棒材。结果表明,经过4 h的球磨后,可以实现纳米氧化物在Al基体中的弥散分布;经过893 K的真空热压后,添加相与Al基体发生原位化学反应并生成了Al₂O₃等。当Ti与B物质的量比为1.0∶1.5时,复合材料的力学性能最优;同时,当B元素的先驱体化学成分不同时,复合材料的力学性能差异显著;TiO₂+H₃BO₃/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为507.7 MPa和151.3 MPa,展现出最高的室温力学性能;TiO₂+B₂O₃/Al在室温和623 K下的拉伸强度分别为353.7 MPa和167....     

热压烧结温度对SiC/Al-Zn-Mg-Cu复合材料微观结构与力学性能的影响

利用粉末冶金法制备了含15%SiC (体积分数)的SiC/Al-7.5Zn-2.8Mg-1.7Cu (质量分数,%)复合材料,采用TEM、EPMA和拉伸实验等分析测试手段,研究了热压烧结温度(500～560℃)对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,所选热压温度下均可制备致密无孔洞的复合材料坯锭。热压温度为500和520℃时,SiC/Al界面反应程度较轻,挤压棒材经T6热处理后,Zn元素均匀分布于基体中,但存在的少量富Mg微米级难溶相使复合材料的力学性能产生较大波动。当热压温度升高到540℃时,富Mg难溶相尺寸明显减小,元素分布变得更均匀,复合材料力学性能稳定性明显提升。当热压温度继续升高到560℃时,Mg元素开始向SiC颗粒周围偏聚,界面反应更加严重,而且降低了基体中MgZn_2的体积分数,使复合材料抗拉强度明显下降。对560℃热压的复合材料进行高角度环形暗场像和EDS分析,发现SiC/Al界面同时存在含Mg氧化物和粗大的MgZn_2沉淀相。     

搅拌摩擦加工对Al2O3/B4C/Al复合材料室温及高温力学性能的影响

目的研究搅拌摩擦加工对Al_2O_3/B_4C/Al复合材料力学性能的影响。方法将球形铝粉球磨成片状后氧化,并向其中混入质量分数为10%的碳化硼颗粒,热压成形后锻压,对锻饼进行一道次的搅拌摩擦加工,研究搅拌摩擦加工后复合材料的室温与高温力学性能。结果通过搅拌摩擦加工能显著提高材料室温强度,但与锻压态材料相比,材料高温强度降低。结论晶界处氧化铝对材料高温性能有重要影响,搅拌摩擦加工使晶界处氧化铝破碎并进入晶粒内部,提高了室温强度,但不利于提高高温性能。     

(Al11La3+Al2O3)/Al复合材料的高温性能及其强化机制

利用Al-La₂O₃的原位反应和粉末冶金工艺制备出(Al₁₁La₃+Al₂O₃)/Al复合材料。结果表明，高能球磨和高温烧结促进了原位反应，使Al与La₂O₃充分反应并制备出致密无缺陷的材料。对其微观组织的分析表明，微米Al₁₁La₃和纳米Al₂O₃颗粒均匀分散于基体之中。这种复合材料的室温抗拉强度为328 MPa、延伸率为10.5%,350℃的高温抗拉强度为119 MPa、延伸率为10.2%。与传统Al-Cu-Mg-Ag和Al-Si-Cu-Mg耐热铝合金相比，本文的制备的(Al₁₁La₃+Al₂O₃)/Al复合材料其高温抗拉强度提高了大约20%。这种材料的室温强化机制源于Al₁₁La₃和Al     

增强颗粒尺寸对B4C/Al-Zn-Mg-Cu复合材料微观组织及力学性能的影响

用真空热压法制备不同B₄C颗粒尺寸(7μm、14μm、20μm)的15%B₄C/Al-6.5Zn-2.8Mg-1.7Cu复合材料，研究了增强颗粒尺寸对其微观组织和力学性能的影响。结果表明，在这三种复合材料中B₄C颗粒均匀分布，B₄C-Al界面反应较为轻微，未见明显的界面反应产物。三种复合材料基体中沉淀相的尺寸基本相同(约为5.5 nm)。B₄C颗粒的尺寸对复合材料力学性能有较大的影响。B₄C颗粒尺寸为7μm的复合材料性能最佳，屈服强度为648 MPa，抗拉强度为713 MPa，延伸率为3.3%。随着颗粒尺寸的增大复合材料的强度和延伸率均降低。对三种复合材料的强化机制和断裂机制的分析结果表明：小尺寸B₄C颗粒增强的复合材料强度较高，颗粒在变形过程中不易断裂，因此其塑性较好。