(AlSiTiCrNiCu)p_6061Al复合材料的组织与力学性能研究.pdf

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1、硕士学位论文(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的组织与力学性能研究RESEARCHONMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOF(AlSiTiCrNiCu)p/6061AlCOMPOSITES王智君哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TB331学校代码：10213国际图书分类号：621.785密级：公开工学硕士学位论文(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的组织与力学性能研究硕士研究生：王智君导师：陈国钦副教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科

2、学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB331U.D.C:621.785ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMICROSTRUCTUREANDMECHANICALPROPERTIESOF(AlSiTiCrNiCu)p/6061AlCOMPOSITESCandidate：WangZhijunSupervisor：AssociateProf.ChenGuoqinAcademicDegreeAppliedfor：Mast

3、erofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要铝基复合材料因其低密度和优异的综合性能而被广泛应用于诸多领域，但传统铝基复合材料多以陶瓷颗粒作为增强相，这会严重影响复合材料的塑性和韧性，使其在结构件上的应用

4、受到限制。为了弱化这一现象，使复合材料在具有高强度的同时兼具较好的塑性，必须重新考虑增强相的选择问题。高熵合金作为一种新型合金，具有非常优异的物理和力学性能。另外，高熵合金具有金属的特性以及独特的微观结构，能与其他金属发生良好的冶金结合，是一种非常有潜力的增强体材料。本文以机械合金化得到的AlSiTiCrNiCu轻质高熵合金粉体为增强体，以6061Al为基体，分别采用热压烧结（HPS）和放电等离子烧结（SPS）两种制备工艺制备了增强体分数分别为0%、3%和5%的(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料。重点研究了高熵合

5、金颗粒的体积分数以及制备工艺参数对(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料的显微组织和力学性能的影响规律。分析表明：使用机械合金化法得到的AlSITiCrNiCu高熵合金纳米晶颗粒成分均匀，以单相BCC固溶体结构为主，但也包含微量游离态的Si和Ti单质。在(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al复合材料中，高熵合金增强体颗粒的分布比较均匀，使用HPS和SPS烧结方法得到的6061Al和复合材料的致密度均可达到96%以上。烧结温度是影响复合材料基体与界面元素扩散的主要因素，当烧结温度为570°C时，高熵合金中的元素发

6、生扩散并形成脆性相，此时高熵合金发生部分或全部分解，不再具备高熵性质，复合材料的界面以扩散结合为主。当烧结温度为520°C时，高熵合金稳定，复合材料的界面以机械结合为主。高熵合金颗粒的加入能显著提高6061Al基体的硬度和强度，同时使塑性下降。烧结方法和烧结温度都会显著影响复合材料退火态的力学性能，这主要与6061Al基体的固溶时效强化和高温界面扩散和脆性相生成有关。使用SPS方法在520°C下得到的(AlSiTiCrNiCu)p/6061Al具有比较好的强度和塑性的综合性能，增强体含量为3vol.%的复合材料的硬度达到83.2H

7、B，经过T6处理后，屈服强度为368.8MPa，抗拉强度为469.6MPa，延伸率为4.9%。当高熵合金颗粒含量进一步增加，复合材料在硬度和强度增大的同时，仍能保持较好的塑性。高熵合金纳米晶对复合材料有强韧化效果。随着高熵合金体积分数的增加，复合材料的热导率逐渐下降。关键词：高熵合金；铝基复合材料；机械合金化；热压烧结；放电等离子烧结-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAluminummatrixcompositeshavebeenwidelyusedinmanyfieldsbecauseoftheirlowden

8、sityandexcellentcomprehensiveproperties.However,traditionalaluminummatrixcompositesmostlyuseceramicparticlesasreinforedphase