多相颗粒增强铝基复合材料的研究

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1、多相颗粒增强铝基复合材料的研究摘要本文研究了用混合盐反应法、两步法以及综合外加和原位反应的方法制备的多相颗粒增强的铝基复合材料一(TlB2+SiC)／ZLl09复合材料、(TIB2+灿203)／ZL202复合材料和(ZrB2+nB2)／A1复合材料，利用x射线衍射仪(Ⅺ①)、电子探针显微分析仪(EPMA)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)，透射电镜(TEM)和高分辨透射电镜(}ⅨrEM)等测试手段，对复合材料的微观组织结构、增强相的分布以及力学性能做了分析，此外本文还对"fiB2／AI．Si活塞复合材料的力学性能以及TiB：／A1界面状况做了相应的研究．采用综合外加和原

2、位法制备出含有SiC颗粒以及"fiB2颗粒两相颗粒增强的(TiB2+SiC)／ZLl09复合材料，方法可行有效．观察发现，所制备的两相颗粒增强复合材料中，SiC和TiB2颗粒分布较均匀，局部区域有TiB2颗粒的聚集现象，SiC颗粒呈尖角状。TiB2颗粒的局部富集往往同SiC颗粒和珊瑚状的共晶Si交织在一起。材料的室温拉伸性能及硬度测试显示nB2和SiC两相颗粒增强A1．si基复合材料的硬度比相同含量的单一"riB2或SiC颗粒增强复合材料明显提高，而其拉伸强度也略有提高，弥补了单一SiC颗粒增强铝基复合材料UTS降低的不足．采用两步原位反应的方法制备了∞B2+刖203)／ZL

3、202复合材料，增强相T'tB2颗粒尺寸在lpm左右，多与0-CuAl2相交织在一起，A1203颗粒尺寸在3pm左右，界面干净，彼此分离。刖203和TiB2颗粒的引入使基体材料的室温抗拉强度明显提高，提高幅度远远超过同等分数单一颗粒增强的复合材料，这与颗粒对基体的协同增强有关．铸态时断裂型式为塑性断裂．T6处理后，0-CuAl2相固溶析出为短杆状，与颗粒增强相共同起到强化基体作用，(TiB2+A1203)／zL202复合材料的抗拉强度由221．0MPa提高至339．6Mpa，断裂型式为部分韧窝和部分解理的混合型断裂．V山东大．兰硕士学位论文利用混合盐反应法首次制备出了含有Zr

4、B2增强相的铝基复合材料并通过透射电镜对ZrB2增强相进行了观察和分析．从热力学上分析了(ZrB2+T诅2)／A1复合材料制备过程中的化学反应。一定配比的混合盐反应的产物为ZrB2、ZrAl3和TIB2，其中反应生成的ZrB2为六方结构，尺寸大部分小于lpm．ZrB2围绕TIB2颗粒分布，ZrB2与TiB2组成的颗粒团簇在基体中均匀分布。ZrB2与a-Al存在位向关系：【001]zra2／／[111k，020)zra2／／(ho)／o·反应生成的ZrAl3呈长条状，与a-Al存在位向关系：[211]z棚／／[111]AI，(i'U)Z,AJ3／／(i00*J。TiB2颗粒能够

5、明显改善活塞合金的力学性能，研究表明，相比于未增强的基体合金，"lib2颗粒增强活塞用复合材料显示出明显的时效峰值，在硬度曲线上存在一段孕育时间段。TiB2颗粒增强活塞用复合材料的时效加速提前，其时效峰比未强化基体合金时间上发生了前移现象．室温下TiB2颗粒增强活塞用复合材料较基体具有更高的抗拉强度，并且随着面B2颗粒含量的增多，拉伸强度值也随之增大，当温度超过250"C时，复合材料的抗拉强度值明显下降。高分辨透射电镜显示，TiB2／AI复合材料界面光滑洁净，结合良好，没有其它反应产物，界面结合为直接的原子结合，属于半共格界面结构。"lib2与基体Al存在以下位向关系：[00

6、01]r培2／／[111]m，(i2．o)rm2／／(hO)AI。关键词：颗粒增强铝基复合材料，原位反应，7_xB2，lib2，力学性能VISTUDYONMmIPHASEPA!RTICULATESRE耵呵FoRCEDALUMINUMM[ArIUXCoMPOSITESByDegangZhaoMultiphaseparticulatesreinforcedaluminummatrixcomposite呷B2+SiC)／ZLl09，(TiB2+A1203)／ZL202and(TiB2+ZrB2)／Ai，whichwerefabricatedbyMixingSaltsReaction

7、,twostepmethodandsynthesizationmethod,a聆investigatedinthisthesis．BymeansofX-raydiffraction(XRD)，electron-probemicro-analyzer(EPMA)，opficalmicroscope(OM)，scanningelectronmicroscope(SEM)，a旧nsmissionelccuonmicroscope(TE岣andhigh-resolutiontransmissionelectro