Mg含量对原位TiC／Al-4．5Cu复合材料微观组织与拉伸性能的影响.pdf

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1、第42卷第7期稀有金属材料与工程Vo1．42，No．72013芷7月RAREME11AL～TEIUALSANDENGINEERINGJuly2013Mg含量对原位TiC／AI．4．5Cu复合材料微观组织与拉伸性能的影响梁艳峰，董晟全，李高宏(西安工业大学，陕西西安710032)摘要：采用接触反应法制备了原位TiC／A1—4．5Cu复合材料，借助光学显微镜、透射电子显微镜研究了向基体合金中添加不同含量的Mg对复合材料微观组织和拉伸性能的影响。结果表明：随着Mg的添加量由0．8％(质量分数，下同)增加到2．0％，TiC／A1．4．5Cu复合材料的延伸率下降，而抗拉强度在1．5％Mg时，达到极值。与

2、同等条件下制各的不含Mg的TiC／A1．4．5Cu复合材料相比，抗拉强度提高了17．7，但延伸率下降了17．9％。TiC颗粒的细化有助于复合材料力学性能的提高，但针状A12CuMg相的析出阻碍了复合材料塑性的进一步提高。TiC／A1．4．5Cu．Mg复合材料中TiC颗粒尺寸为100am左右。关键词：原位TiC／A1—4．5Cu复合材料；接触反应法；微观组织；拉伸性能中图法分类号：TG146．22文献标识码：A文章编号：1002．185X(2013)07—1377．05原位颗粒增强金属基复合材料是近年来迅速发展颗粒形态来改善该类复合材料的力学性能。起来的一种新型复合材料。原位颗粒增强体通常有1实

3、验TiB2、TiC、ZrB2、A1N或其双相颗粒等。其中TiC颗粒作为原位金属基复合材料的增强相，显示出许多优原位TiC／AI一4．5Cu．xMg复合材料的制备采用接触异的性能：高硬度、高熔点、高弹性模量、低的导热反应法[】引，原位反应体系为Ti粉、石墨粉和Al粉组系数，并且在熔融铝中之间有良好的润湿性和热力学成的压坯，制备过程示意见图1。稳定性。因此以TiC为增强相的原位金属基复合材料Mg采用纯Mg块形式添加，分别为0．8％、1．5％和作为复合材料领域中的一个新家族日益受到重视'2]。2．0％，添加Mg的同时要应向高温熔体表面撒表面覆在过去的十几年里，围绕高性能原位TiC颗粒增强金盖剂进行保

4、护。压坯中Al粉的含量为10％，保持Ti／C属基复合材料制备工艺及拉伸性能的研究较多；基体的质量比为4：1。压坯的质量占基体合金的5％，加入压合金除常用的铝合金[。外，还涉及了镁合金[，引、钛坯时熔体温度为1000℃。铸态复合材料试棒在535℃合金【9】等。Nakata等采用直接反应法，将A14c3颗粒保温9h，然后取出立刻置于80～100℃水中淬火，之和Ti粉的混合物引入铝铜合金熔体中，首次制备了原后在175℃进行5h时效处理。位TiC／AI．4．5Cu复合材料【】们。Lu等采用Al、Ti和活复合材料拉伸试棒为8mm~90mm，采用型性碳与Al、K2TiF6和活性碳两种原位反应体系，也制WE

5、．10A试验机。试验机夹头拉伸速度为备了原位TiC／AI．4．5Cu复合材料，经过固溶时效处理后0．5mm-min～。材料的抗拉强度及延伸率试验值均为3观察到具有明显正六边形形貌的TiC颗粒，尺寸从亚微根试棒的平均值。米级到最大1．7ktm，室温抗拉强度最高可达320MPa，采用NikonEPIPHOT300型光学显微镜和延伸率达到13％[¨】。JEM一200CX型透射电子显微镜观察试样的微观组织。已有文献研究表明适量Mg的加入可以改善原位2结果与讨论TiB2／A1复合材料中TiB2颗粒的分布状态，减少TiB2颗粒的偏聚与沉降[12,13]；但关于Mg对原位TiC／A1复2．1拉伸性能合材料微

6、观组织和力学性能的影响，还鲜见相关报道。图2为接触反应法所制备的原位TiC／A1-4．5Cu-xMg本试验从添加微量镁的角度，尝试通过改变原位TiC复合材料室温拉伸性能。从图2可以看出，Mg的添收稿日期：2012—07—31基金项目：陕西省教育厅2013年科研计划项目(2013JK0909)；西安工业大学材化学院2013科研院长基金作者简介：梁艳峰，女，1979年生，博士，讲师，西安工业大学材料与化工学院，陕西西安710032，E．mail：liangyan1979@163．com·1380·稀有金属材料与工程第42卷系统内的能量急剧增大，反应的动力学势垒得到降低，3结论促使Ti在C颗粒的周围

7、形成一个富钛层，由于Mg的加入加速了Ti的扩散速率，因而较不加Mg时Ti和cl1随着基体合金中Mg添加量由0．8％增加到之间的反应更易于进行，使得TiC颗粒形核数增多。2．0％，TiC／A1．4．5Cu—Mg复合材料的延伸率下降，而关于TiC的原位形成机制，前人提出了多种观点【1】。抗拉强度在1．5％Mg时，达到极值。TiC／AI-4．5Cu-1．5MgD．GMcCartney从形核率的角度，提出