低頻磁場下熔體反應合成TiB2-7055復合材料的微觀組織與性能.pdf

1、本文以7055Al-(Al-B+Ti)為熔體原位反應體系,采用中間合金反應法制備了原位內生TiB2顆粒增強7055復合材料。利用光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、差熱分析(DSC)、能量散射光譜(EDS)、X射線衍射(XRD)等現(xiàn)代分析方法,分析了低頻磁場下不同工藝制備。TiB2/7055復合材料的微觀組織、相組成以及內生顆粒的形貌、大小、分布特征;探討了低頻磁場下熔體原位反應法制備顆粒增強鋁基復合材料的反應機制;研究了復合材料的

2、力學性能,并分析了與組織間的對應關系及強化機理。研究結果如下:
　　 1.X射線衍射圖和SEM圖分析表明,TiB2/7055復合材料主要由Al、CuAl2、MgZn2和TiB2相組成。反應溫度為850℃,反應時間為20min時,反應基本結束,TiB2顆粒的形貌大部分呈多邊形,顆粒尺寸一般為1～2μm。7055Al-Ti-B體系制各復合材料的最佳工藝參數(shù):反應溫度為850℃,反應時間為20min,增強相的生成質量分數(shù)為8%。

3、>　　 2.對于低頻磁場條件下7055Al-Ti-B反應體系,水淬試樣的SEM和EDS結果表明,低頻磁場能顯著地促進7055Al-Ti-B體系原位化學反應的進程,縮短化學反應的時間。復合材料SEM結果表明,TiB2顆粒尺寸細小,呈多邊形狀,顆粒尺寸大約在0.5～1μm,分布比較均勻。在一定的磁場作用時間下(15min),TiB2/7055復合材料隨磁感應強度的增加,內生顆粒的質量分數(shù)增大,當磁感應強度為0.07T時,內生顆粒質量分數(shù)最

4、高,分布最均勻。在一定的磁感應強度條件下(0.07T),5～20min磁場作用時間范圍內,隨著磁場作用時間的增加,內生顆粒的數(shù)量增多,最佳磁場作用時間為15min。
　　 3.力學性能試驗表明,熔體原位反應合成TiB2/7055復合材料的硬度較基體有較大的提高,復合材料的硬度值為100.4HV,較基體的平均硬度值91.3HV提高了9.9%。施加磁場后TiB2/7055復合材料的平均硬度值增加至115.4HV,較未施加磁場時復合材

5、料的平均硬度值提高了26.3%。磁場作用下7055Al-Ti-B體系熔體原位合成復合材料的抗拉強度σb得到了顯著的提高,延伸率δ有所下降,但變化不大。當磁感應強度為0.071T,磁場作用時間為15min時,復合材料的抗拉強度σb達到最大為330.7MPa,較未施加磁場作用時復合材料的性能提高了13.7%,延伸率δ變化不大。室溫拉伸斷口形貌表明,復合材料的斷裂方式為部分韌窩+部分準解理的混合型斷裂,表現(xiàn)為塑性斷裂。復合材料的強化機制主要由