AlN.Al,3TiZL101复合强化原位复合材料研究

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1、AIN．Al。丁i／ZLl01复合强化原位复合材料研究学科：材料加工工程研究生：田龙(签名)指导教师：赵玉厚(签名)旧匙协

2、．U0》摘要原位合成技术是一种新型的材料制备技术。本文采用高温固一液反应和气一液反应法制备了AlaTi／ZLl01、A1N／ZLl01和A1N．A13Ti／ZLl01三种原位复合材料，并对原位复合材料的增强相选择、增强相形成热力学、增强相与基体材料的金属学关系及强化机制等进行了深入研究。并借助金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、等测试方法对其进行表征，获得的主要结果如下：(1)制备了三种A1N，A13Ti／ZLl01复合材料，研究结果表明：增强

3、相Al，Ti尺寸的大小取决于制备工艺及合金液中Ti元素的扩散速度。合金液中的si元素可以减小Ti元素的扩散速度，使AIHTi的尺寸可以控制在O．1¨m左右，无合金元素硅时，增强相A13Ti的尺寸大约在200pan左右。增强相AIN尺寸的大小取决于制备工艺及合金液中si元素。合金液中的si元素增加氮化反应速度，加速AIN的形成。(2)三水平四因素对正交实验表明：合金元素Ti在所选成分范围内使强度先增大后降低，而延伸率在所选成分范围内随含Ti量增加一直在增大。合金元素si在所选成分范围内随含量增加使强度一直增大，但延伸率却随Mg含量的增加而降低．。通氮时间t强度和延

4、伸率增加先上升而后下降；吹氮时间以选50分钟时综合力学性能最佳。根据三水平四因素正交实验结果，综合考虑抗拉强度和延伸率两大性能指标，AIN．A13Ti／ZLl01原位复合材料的成分配比为：含Ti3．5％、、含Si7．0％，MgO．2％，其余为AI；吹氮时间为50分钟。(3)通过对比三种复合材料，研究结果表明：A1N．A13Ti／ZLl01复合材料的强度比A13Ti／ZLl01和A1N／ZLl01复合材料的强度分别提高13．7％、14

5、3％，延伸率无明显变化，比基体强度提高了42．4％，延伸率提高了6．82％。(4)金相显微组织分析表明：A1N．A13Ti／ZLl

6、01复合材料的旷A1枝晶晶粒尺寸较ZLl01有十分明显细化，复合材料的共晶硅尺寸也较基体中细小得多。经过热处理后，复合材料中的共晶硅完全粒化，尺寸仅为59m左右，而基体ZLl01的共晶硅仅有部分粒化且尺寸在151．tm左右。TEM分析表明，复合材料中的增强相确为A13Ti和AIN，尺寸都在O．29m左右。关键词：原位复合材料：强化机制：显微组织：力学性能：正交实验IITheStudyofAIN．Ai3Ti／ZLl01InSituCompositeDiscipline：MaterialsProcessingEngineeringStudentsignature：t

7、ianlong(Signature)Supervisorsignature：zhaoyuhou(Signature)ABSTRACT荔乙勰“Lk细、沁蒜“synthetictechnologyofinsitucompositesisthatakindofnewtypematerialpreparestechnology．Inthispaper,insitucompositesA13Ti／ZLl01．AIN／ZLl01andAIN．A13Ti／Z1101havebeenmanufacturedbythemethodofsolid-liquidandgas-liqu

8、idreaction．Theselectionandformationthermodynamicsofreinforcingphase，therelationshipbetweenmatrixandreinforcingphaseandreinforcingmechanismhave-beenstudiedcarefully．Themorphology，microstructurehavebeencharacterizedbymetallographymicroscope，scanningelectronmicroscope，transmissionelectr

9、onmieroseope(TEM)．Themainresultsareasfollows：(1)Threecompositeshavebeenmanufactured．TheexperimentalresultsshowthatsizeofreinforcingphaseA13TidependsonthemanufacturingprocessandTidiffusionspeedinthealloyingliquid．SiinthealloyingliquidCanreduceTidiffusionspeedandmakesizeofM3Tiremaintoa

10、levelabout0．