原位制備Al3Zr/6063Al復(fù)合材料超塑性研究

2.14萬字 48頁 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過查重系統(tǒng)

摘要
鋁基復(fù)合材料的開發(fā)研究一直是材料界與工程界關(guān)注的熱點(diǎn)。采用原位自生法制備的鋁基復(fù)合材料界面結(jié)合能力強(qiáng)，表面無污染，顆粒分布均勻，所得的復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能。此外，還具有制備工藝簡單，工期短，制備成本低易于推廣的優(yōu)點(diǎn)，具有重要的經(jīng)濟(jì)價值和工業(yè)應(yīng)用前景。最近幾年，一種制備超細(xì)晶超塑性材料的加工技術(shù)不斷受到關(guān)注，即攪拌摩擦加工技術(shù)。
本設(shè)計(jì)利用熔體直接反應(yīng)法制備了原位內(nèi)生Al3Zr增強(qiáng)6063鋁基復(fù)合材料。對其進(jìn)行攪拌摩擦加工，利用 XRD、超景深顯微鏡、掃描電子顯微鏡、EDS、TEM、電子萬能試驗(yàn)機(jī)等對原始鑄態(tài)、攪拌摩擦態(tài)試樣進(jìn)行微觀組織觀察，并對攪拌摩擦態(tài)試樣進(jìn)行超塑性能分析。
本設(shè)計(jì)通過對復(fù)合材料進(jìn)行攪拌摩擦塑性變形加工，復(fù)合材料微觀組織發(fā)生了改變，具體表現(xiàn)為：復(fù)合材料的增強(qiáng)體由原來的長條形（大于100μm）變成顆粒狀（~10μm），分布變得更均勻；基體晶粒破碎，變得細(xì)小，晶粒形狀也發(fā)生了改變；延伸率變大（由5.49%到13.10%）；硬度變大（由36.10 HBW到42.16HBW）；強(qiáng)度變大（由120.5MPa到236.1MPa）。FSP能夠消除材料宏觀缺陷，使得復(fù)合材料中的原位顆粒尺寸細(xì)小、分布均勻，使得基體晶粒呈現(xiàn)細(xì)小的等軸晶形貌。實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)超塑性（延伸率大于200%）。變形溫度和應(yīng)變速率影響攪拌摩擦態(tài)A13Zr/6063A1復(fù)合材料的高溫拉伸性能，在350℃~500℃，初始應(yīng)變速率為1.0×10-3s-1~1×10-1s-1范圍內(nèi)，復(fù)合材料都表現(xiàn)出超塑性，在溫度為500℃、初始應(yīng)變速率為1×10-2 s-1時獲得最大伸長率為 330%，反應(yīng)敏感指數(shù)為0.45；復(fù)合材料在超塑變形過程中發(fā)生了晶粒長大、動態(tài)回復(fù)再結(jié)晶、晶界滑移，位錯等現(xiàn)象，Al3Zr/6063Al復(fù)合材料超塑性變形的主要機(jī)制是晶粒的適度長大、動態(tài)連續(xù)再結(jié)晶共同協(xié)調(diào)的晶界滑動與位錯滑移。


關(guān)鍵詞：鋁基復(fù)合材料；原位反應(yīng)；攪拌摩擦加工；微觀組織；性能；超塑性