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1、挤压速度对粉末热挤压制备铝基复合材料微观结构和力学性能的影响张帅（青海大学机械工程学院，西宁810016）摘要：采用粉末热挤压法制备了硼酸镁晶须增强铝基复合材料，研究了不同挤压速度对挤压态复合材料微观结构和力学性能的影响。并基于有限元分析对不同挤压速度进行了分析和模拟。结果表明：挤压速度是影响铝基复合材料力学性能的重要因素，在550℃的挤压温度下，晶须含量为10vol.%时，挤压速度过慢容易产生团簇现象，随着挤压速度的提高，硼酸镁晶须的排布取向逐渐趋于材料的热挤压方向，晶须长径比有所减少，挤压速度为2mms时
2、，材料力学性能达到最佳，材料的屈服极限强度129MPa，抗拉强度为230MPa，延伸率9%。关键词：铝基复合材料；热挤压速度；有限元分析；硼酸镁晶须中图法分类号TB331文献标识码A文章编号InfluenceofextrusionrateonmicrostructureandmechanicalpropertiesofAlmatrixcompositesbyhotextrusionZhangShuai（CollegeofMechanicalEngineering,QinghaiUniversity,Xinin
3、g810016）Abstract:TheMg2B2O5whiskerreinforcedAlmatrixcompositeswerefabricatedusingpowdermetallurgyroutes,theeffectsofcontentsofthewhiskerontensilestrengthandmicrostructureofcompositeswereinvestigated.Andbasedonthefiniteelementanalysisofdifferentextrusionspee
4、dwereanalyzedandsimulated.Theresultsshowedthat:theextrusionspeedisanimportantfactoraffectingthemechanicalpropertiesofthealuminumcompositematerial,atanextrusiontemperatureof550℃,whiskercontentat10vol%,theextrusionrateistooslowproneclustersphenomenonassqueezi
5、ng.whenthepressuretoimprovethespeed,thearrangementofmagnesiumboratewhiskerorientationtendedtohotextrusiondirectionofthematerial,whiskeraspectratiodecreased,extrusionspeedof2mm/s,optimummechanicalpropertiesofmaterials,materialsyieldultimatestrength129MPa,ate
6、nsilestrengthof230MPa,elongationrateof9%.Key-words:Almatrixcomposites;hotextrusionspeed；finiteelementanalysis；Mg2B2O5whisker非连续陶瓷相增强铝基复合材料以高比强度、比模量、良好的尺寸稳定性和耐磨性等一系列优异的综合性能在军事、航空航天、汽车、机械等领域得到广泛的应用[1-3]。硼酸镁Mg2B2O5晶须是海水淡化副产品和盐湖资源的开发产物，它作为铝基复合材料的增强体，具有接近于碳化硅晶须的
7、性能，但价格仅为碳化硅晶须的1/20～1/30，是一种性价比非常高的增强相[4,5]，从而展示出非常诱人的应用前景。目前这种材料主要通过以下两种方法制备：挤压铸造法[6,7]和粉末冶金法[8]。其中粉末冶金法作为铝基复合材料制备中最常用的一种工艺，具有以下优点：1)增强体易于在宏观上形成更均匀的分布；2)烧结温度低，界面反应容易控制[9-11]；3）增强体能以任意比例添加到复合材料基体中。但是，传统粉末冶金法在制备铝基复合材料时，存在工序复杂、工艺流程长、生产成本高等一系列问题[12,13]。因此，本文以研制
8、具有高性价比，高强度和相对较高塑性的复合材料结构件为背景，旨在通过研究挤压速度对材料微观结构和力学性能的影响规律，提出合理的制备参数，为实际复合材料结构件制备工艺路线的设计和工艺参数的优化提供实验依据。1实验过程实验选用6061铝合金作为基体合金，这种铝合金具有较高的强度、良好的耐腐蚀性以及优异的成型性能[14]，基本成分如表1所示。基本成分如表1所示。通过激光粒度仪对6061铝粉颗粒尺寸进行测定，
