tical45cu原位复合材料的界面特性与磨损行为

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1、TiC／AI-4．5Cu原位复合材料的界面特性与磨损行为研究生签字：卫袭艚狮婵2磷摘要本文采用接触反应法制备TiC颗粒增强铸造A1．4．5Cu原位复合材料，测定了复合材料在室温及高温下的力学性能，研究其拉伸性能和显微组织，及增强相含量对材料晶粒尺寸和界面的影响，探讨了复合材料的强韧化机理；同时测定了复合材料的干摩擦磨损性能，并对其磨面特征进行了研究。实验结果表明，室温下，复合材料的延伸率最高可达12．3％，较基体提高了296．8％，抗拉强度也相应提高了63％．高温下，复合材料的延伸率提高了112．1％，同时抗拉强度提高了约30

2、％。观察其显微组织发现，TiC与基体界面结合很好，且弥散分布，颗粒平均尺寸小于100rim，且容易在a．舢的晶界处析出：TiC颗粒作为口．AI非均质形核的良好基底，对强化基体有重要的作用。当滑移的切应力大于颗粒与基体的界面结合力时，则出现界面脱粘及在界面处形成空洞，空洞随着应力的增加通过塑性撕开机制而长大并相互连接形成裂纹，由于局部颗粒聚集区的塑性较差，裂纹的扩展较为迅速，并最终导致材料的断裂。对复合材料强韧化机制的讨论表明，颗粒弥散强化和位错增殖强化是币d触．4．5Cu原位复合材料的主要强化途径。在干摩擦磨损条件下，当载荷在

3、10N,、--25N范围内，基体合金和5wt．％TiC脚．4．5Cu原位复合材料处于较稳定的摩擦磨损阶段，但在载荷为30N时，基体合金在随摩擦距离的增加过程中已经出现磨损量增大速率加快，粘着磨损程度加大的迹象，而5wt．％TiC脚．4．5Cu原位复合材料表现出良好的抗粘着磨损性。不同时间的摩擦磨损性能：复合材料和基体合金磨损曲线的变化趋势大致相同，只出现了磨合和稳定磨损两个阶段，还未进入快速磨损阶段。复合材料较基体合金表现出良好的抗粘着磨损性，其磨损机制主要以轻微的粘着与磨粒磨损为主。关键词：TiC／～．4．5Cu原位复合材料

4、；拉伸性能；显微组织；界面；干摩擦磨损StudyonTheInterfacePropertiesandDryWearBehaviourofTiC／Al一4．5Cuin—situCompositesDiscipline：MaterialsProcessingEngineeringStudentSignature：SupervisorSignature：AbstractThemechanicalpropertiesofin—situTiC／AI一4．5Cucompositesfabricatedbydirectreactionsy

5、nthesismethodatroomtemperatureandhightemperatures(100。c，200"C，300。Crespectively)andthemorpologyofreinforcedphasehavebeeninvestigatedinthisresearch．Thedryslidingweal"behaviourofthecompositesandA1-4．5CualloyatroomtemperatureagainstspheroidalgraphitecastironWastestedto

6、o．Theresultshowedthat，comparedwitllthematrixalloy：thetensilepropertiesofthecompo·sitesWasbetter,increasedby63％and296．8％atroomtemperaturerespectively；Athightempe-rature，thetensilepropertiesofthecompositeswasincreasedby30％and12．1％．Theobserva-tiononthemicrostructureoft

7、hecompositesshowedthatTiCparticleswithaveragesizeof100nmweredispersedhomogeneouslyinthematrixof口一A1，TiCparticlesplayedrolesofheterogeneouscores，andhardenedmatrixeffectively．Whentheslidingshearstressisgreaterthantheinterfacebindingforceoftheparticlesandmatrix，itwilem

8、ergeinterfacialdebondin—gstickyandformahollowintheinterface．Thehollowgrew、历mthestressincreasethroughthetearingmechanismofplasticandformedc