tiblt2gtsic颗粒混杂增强zl109复合材料

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1、上海交通大学硕士学位论文TiB2+SiC颗粒混杂增强ZL109复合材料摘要宇航、航空、尖端武器和集成电路等高科技的飞速发展，对材料提出了更高的要求，传统的单相材料越来越难以满足尖端科技高速发展的需求，颗粒增强铝基复合材料以其轻质、高比强度、高比模量及良好的可设计性等优点，为制备在多方面都具有优良性能的材料提供了可能。颗粒增强铝基复合材料虽然具有上述优异性能，但是成型和机加工困难等问题，一直是阻碍其实际应用的难题。首先，在颗粒增强铝基复合材料制备和成形过程中，因为大颗粒的沉降和小颗粒的团聚等问题，难以得到组织和

2、性能稳定的复合材料；其次，由于颗粒对切削刀具的剧烈磨损，使得复合材料的机加工异常困难，即使制备出性能优异的复合材料也会因为无法机加工而难以应用，因此复合材料的机加工问题已经成为阻碍其推广应用的瓶颈问题。论文在研究增强体颗粒在复合材料熔体中沉降规律的基础上，以搅拌铸造法制备外加颗粒增强铝基复合材料及混合盐法制备原位颗粒增强铝基复合材料为基础，结合两种制备方法和两种材料各自的优点，尝试开发出一种既具有良好机械性能，又具有良好成型性能和机加工性能的I摘要颗粒增强铝基复合材料，同时也为改善其它复合材料的成型性能和机加

3、工性能提供新的思路。论文首先对SiC和TiB2两种颗粒在复合材料熔体中的沉降行为进行了研究，发现细小的TiB2颗粒在TiB2/Al复合材料熔体中不发生沉降，而粗大的SiC颗粒在SiC/Al复合材料熔体中沉降非常严重。通过Stokes公式分析了影响颗粒沉降速度的因素，得出增大熔体的粘度可以延缓颗粒的沉降速度，而且细小的TiB2颗粒可以极大地提高熔体的粘度。因此，论文先用混合盐反应法制备出TiB2/Al复合材料，然后用搅拌铸造法把SiC颗粒加到TiB2/Al复合材料中，从而制备出组织稳定的TiB2+SiC颗粒混杂

4、增强ZL109复合材料。对(TiB2+SiC)/ZL109复合材料经T6热处理后的力学性能进行了测试，通过与单一颗粒增强铝基复合材料的性能进行比较，发现TiB2和SiC颗粒的混杂对材料的力学性能有很大提升。首先，由于TiB2颗粒的加入，大幅度提高了复合材料的抗拉强度，(TiB2+SiC)/ZL109复合材料的抗拉强度要远高于相同颗粒质量分数的SiC/ZL109复合材料的抗拉强度；其次，TiB2和SiC颗粒的混杂对材料的弹性模量具有协同作用，(TiB2+SiC)/ZL109复合材料的弹性模量不但远高于单一颗粒增

5、强的复合材料，而且要比弹性模量的计算值高出14.2%。为了研究各种颗粒对复合材料切削性能的影响规律，对复合材料进行了铣削和车削实验。实验结果表明，SiC颗粒对刀具的磨损非常严重，II上海交通大学硕士学位论文使得SiC/ZL109复合材料的机加工困难，需要提高刀具的性能或减少SiC颗粒的数量来满足其机加工的需要；而TiB2颗粒对复合材料的切削性能影响很小，TiB2/ZL109复合材料甚至比ZL109合金具有更好的铣削性能；在颗粒质量分数相同时，(TiB2+SiC)/ZL109复合材料具有比SiC/ZL109复合

6、材料更好的切削性能。以上结果说明，用TiB2颗粒代替部分SiC颗粒可以有效地提高复合材料的切削性能。(TiB2+SiC)/ZL109复合材料不但克服了大颗粒在复合材料熔体中沉降的问题，提高了复合材料的成型性能，还大幅度提高了复合材料的力学性能和机加工性能，具有良好的应用前景。关键词：原位反应，搅拌铸造，复合材料，颗粒沉降，加工性能III上海交通大学硕士学位论文TiB2+SiCParticlesHybridReinforcedZL109CompositesABSTRACTThequicklydevelopmen

7、tofspacenavigation,aviation,advancedweaponsandintegratecircuithasgreatlyraisedtherequirementstothematerials.Traditionalsingle-phasematerialscan’tmeetthoserequirements.However,particlereinforcedaluminummatrixcompositeshavethepossibilitytomeetthoserequirement

8、sbecauseoftheirlowdensity,highspecificstrength,highspecificmodulus,goodpropertydesignabilityandsoon.Althoughparticlereinforcedaluminummatrixcompositeshavethoseexcellentproperties,theyalsohavesomeproble