al2o3p6061铝基复合材料的热挤压对其力学性能及组织的影响

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1、Al2O3p/6061铝基复合材料的热挤压对其力学性能及组织的影响郭永良，刘兴秋，宁江利，蒋大鸣(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院分析与测试中心，黑龙江哈尔滨150001)摘要：本文对体积分数为30%的0.15µm-Al2O3p/6061铝基复合材料，利用10:1的挤压比进行了热挤压，并成功的得到了挤压棒材，对铸态和挤压态复合材料进行了常温拉伸试验，利用金相显微镜对变形前和变形后的显微组织进行了观察。InfluenceofHotExtrusiononMechanicalPropertiesandMicrostructureofAl2O3p/606

2、1compositeGuoYongLiang,LiuXingQiu,NingJiangLi,JiangDaMing(AnalysisandMeasurementCenter,SchoolofMaterialsScienceandTechnology,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China)Abstract:0.15µm-30vol.%Al2O3p/6061compositewashotextrudedinratioof10:1successfully.Tensiletestswereperfo

3、rmedtoas-castandextrudedAl2O3p/6061compositeatroomtemperature.Andmicrostructureswereobservedbyopticalmicroscope.Keywords:Al2O3p/6061composite;hotextrusion;mechanicalproperties;microstructure1引言近年来，金属基复合材料(MMCs)的研究和开发均取得了较大进展，其中陶瓷颗粒增强轻金属(Al,Mg,Ti)基复合材料由于低成本、高模量、高强度、高耐磨性、易于制造等优

4、点，在航天航空工业、汽车工业及其他产业中展现了很好的应用前景。美、日等国已成功地将其应用于汽车活塞连杆和制动盘零部件等民用领域，其批量生产取得了显著的经济效益和社会效益。塑性成形是颗粒增强金属基复合材料应用中的重要技术。热挤压是金属基复合材料塑性成形常用的手段之一，可以改善颗粒增强金属基复合材料的微观组织和提高力学性能。因此，作者对Al2O3颗粒体积分数为26%的Al2O3p/6061Al复合材料进行了热挤压实验，旨在研究热挤压对其微观组织和力学性能的影响，为解决复合材料的塑性成形问题提供技术依据。2实验部分2.1材料与试验方法443本文采用材料

5、为增强颗粒体积分数为30%的Al2O3颗粒增强6061铝基复合材料，颗粒增强相采用亚微米级Al2O3颗粒，其平均粒径约为0.15µm，Al2O3颗粒的物理性能见表1。复合材料的基体合金选用6061铝合金，合金成分见表2。表1Al2O3颗粒的性能Table1characteristicsofAl2O3particles密度强度弹性模量熔点线膨胀系数颗粒晶系泊松比30-60g/cmGPaGPaC×10/CAl2O3六方3.8911.034522888.30.25表26061合金的化学成分Table1compositionsof6061alloy(wt

6、%)CuMgMnFeSiZnTiNiAl0.430.750.220.361.26<0.15<0.05<0.05Bal.拉伸试验在Instronl186万能电子拉伸试验机上进行,因为复合材料热挤压后为φ10mm的棒材，所以挤压态复合材料拉伸试验采用圆柱形试样。为了试验条件一致，铸态复合材料也采用相同的圆柱形试样。利用金相显微镜观察铸态和挤压态30%Al2O3p/6061复合材料中颗粒的分布状况，对挤压态材料沿挤压轴方向和横向进行观察，研究挤压对材料组织的影响。金相试样是先用线切割法切割，然后用金相砂纸轻磨、绒布抛光制成。2.2结果与讨论图1是铸态和

7、挤压态30%Al2O3p/6061铝基复合材料的金相微观组织照片，图中(a)、(b)、(c)分别为铸态复合材料、复合材料挤压棒端面和复合材料挤压棒侧面的金相微观组织。从图1(a)中可以看出，铸态复合材料中存在颗粒的富集区和贫化区，具有颗粒的偏聚现象，呈现出类似于“枝状”的分布状况。复合材料的这种颗粒的偏聚现象，可能源于两方面的原因，一是原始颗粒有团聚，在制备过程中未被均匀的分散开来；另一方面，也有可能是由于铝液凝固过[1]程中凝固前沿对颗粒的推移效应所致。图1(b)、(c)是这两种复合材料挤压棒端面和侧面的组织形貌，同挤压之前相比颗粒趋于分布均匀

8、；从挤压端面上看，颗粒的分布更加致密且更加均匀，颗粒的分布状况已经没有铸态的类似于“枝状”的颗粒分布状况，见图1(b)。对挤压棒侧面的光