原位纳米ZrB2_6061铝基复合材料的塑性变形及性能研究

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1、分类号:TG1210710-2014531003专业硕士学位论文原位纳米ZrB2/6061铝基复合材料的塑性变形及性能研究吕曌导师姓名职称姜超平副教授专业学位类别申请学位类别工程硕士材料工程及领域名称论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月24日学位授予单位长安大学PlasticDeformationandPropertiesofIn-situNanoparticleReinforcedZrB2/6061AluminumMatrixCompositesADissertationSubmittedfortheDegreeofM

2、asterCandidate：LvZhaoSupervisor：Prof.JiangChaopingChang’anUniversity，Xi’an，China摘要本论文采用熔体原位反应合成技术，利用Al-KBF4-K2ZrF6体系成功合成了ZrB2增强6061铝基复合材料，探讨了塑性变形方式对复合材料微结构与力学性能影响，研究了复合材料塑性变形行为。主要研究结果如下：（1）原位合成的ZrB2增强颗粒尺寸细小，平均在100nm左右，主要集中在晶界处。（2）ZrB2颗粒对复合材料基体晶粒大小影响的研究结果表明：ZrB2颗粒含量越高，复合材料基体

3、晶粒细化效果越明显，当ZrB2颗粒质量分数为3wt.%时，基体晶粒的平均尺寸为30μm。但是，颗粒质量分数达到5wt.%的ZrB2/6061铝基复合材料基体中的晶粒细化程度减弱。颗粒增强复合材料中存在一个最大的有效的临界质量分数。（3）ZrB2颗粒对复合材料力学性能影响的研究结果表明：由于ZrB2颗粒的引入，复合材料的真应力相比较基体6061合金提高31.2%，伸长率下降14%；布氏硬度提高31%，为52.32HBW。复合材料较基体材料的力学性能得到改善。（4）塑性变形对复合材料微结构影响的研究结果表明：复合材料经历轧制塑性变形，晶粒组织呈条

4、带纤维状，宽度3～5μm；经历挤压塑性变形，晶粒呈束状纤维状；尺寸为5～15μm。（5）塑性变形对复合材料力学性能影响的研究结果表明：经历挤压后，复合材料布氏硬度为58.62HBW，较铸态复合材料硬度提升了12.04%，伸长率下降24.1%。经历轧制后的复合材料的真应力为405MPa，较铸态复合材料提高幅度达63.3%，均布氏硬度为69.37HBW，较铸态复合材料提升了32.6%，其塑性下降49.6%。关键词：ZrB2纳米颗粒；铝基复合材料；轧制；挤压；力学性能IAbstractInthispaper,thein-situnano-ZrB2p

5、articlereinforced6061aluminummatrixcompositeswassuccessfullyfabricatedviatheAl-KBF4-K2ZrF6system.Theinfluenceofdifferentplasticdeformationprocessonthemicrostructureandmechanicalpropertiesofthecompositeswasstudied.Themainfindingsareasfollows:(1)Theaveragesizeofthein-situZrB2

6、reinforcedparticlesis100nm,mainlyconcentratedatthegrainboundaries.(2)TheeffectofZrB2particlesonthegrainsizeofthecompositesshowsthatthehigherthecontentofZrB2particles,themoreobviousthegrainrefinementeffect.WhenthemassfractionofZrB2particlesis3wt.%,theaveragesizeofthematrixgr

7、ainsis30μm.However,thegrainrefinementeffectwasweakenedofZrB2/6061aluminummatrixcompositeswhenparticlemassfractionwas5wt.%.(3)TheeffectofZrB2particlesonthemechanicalpropertiesofthecompositesshowsthatduetotheintroductionofZrB2particles,thetruestressofthecompositesisincreasedb

8、y31.2%comparedtothatofthe6061A1alloy,andtheelongationisreducedby14%.TheBrinellhard