【摘 要】
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随着科学技术的飞速发展,工业中对合金的性能需求也在不断提升。铝基复合材料具有密度低、比强度高和高耐磨等特点,而且具有可设计性,因此在航空航天等高新技术领域有着广阔的用途。本文以2024合金为基体,反应体系为KBF4、K2Ti F6,借助机械搅拌和Ce O2对混合盐反应法（LSM）法进行改良,制备出2024/TiB2颗粒增强铝基复合材料。利用控制变量法确定复合材料的热处理和热挤压的最优参数;并探究了
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随着科学技术的飞速发展,工业中对合金的性能需求也在不断提升。铝基复合材料具有密度低、比强度高和高耐磨等特点,而且具有可设计性,因此在航空航天等高新技术领域有着广阔的用途。本文以2024合金为基体,反应体系为KBF4、K2Ti F6,借助机械搅拌和Ce O2对混合盐反应法（LSM）法进行改良,制备出2024/TiB2颗粒增强铝基复合材料。利用控制变量法确定复合材料的热处理和热挤压的最优参数;并探究了铸态、T6态、挤压态和挤压+T6态复合材料显微组织和力学性能,得到如下结论:1.通过机械搅拌和添加Ce O2对LSM法进行优化,制备出TiB2含量分别为1wt.%、3wt.%和5wt.%的复合材料;复合材料中增强相颗粒的形貌较好,颗粒团聚现象显著改善;2.铸态2024/TiB2复合材料测试结果表明,添加TiB2颗粒后复合材料的显微组织和力学性能均得到显著改善;当TiB2添加量为3%时,组织中晶粒尺寸最小,且TiB2颗粒分布均匀且无团聚,复合材料的抗拉强度和伸长率综合性能最优,分别为246MPa和9.8%;当TiB2的添加量为5%时硬度最高,达119.7HBW;随着复合材料的中TiB2含量的增加,断裂方式逐渐由韧性断裂变为脆性断裂;3.通过对比热处理参数下复合材料的硬度和金相组织变化,最终选定热处理参数为:固溶处理500℃/90min,时效处理180℃/10h;同时观察到随着复合材料中增强相颗粒含量的增加,固溶峰值逐渐右移,时效峰值逐渐左移;4.T6态2024/TiB2复合材料的测试结果表明,T6热处理能改善复合材料的组织和性能;当TiB2的含量为3wt.%时,抗拉强度最高为354MPa,较铸态提升43.9%;当TiB2的含量为5wt.%时硬度最高,为134.6HBW;断口扫描表明,随着组织中TiB2含量的增加,韧窝的尺寸逐渐变大,且韧窝深度更浅;5.通过实验对比得出3wt.%2024/TiB2复合材料的热挤压参数如下:挤压前分级均匀化退火工艺:420℃/6h+510℃/24h;热挤压工艺挤压参数为:模具温度320℃,试样温度480℃,挤压速率0.001s-1,挤压压力为320MPa,挤压比9:1;6.挤压态2024/3wt.%TiB2复合材料的测试结果表明,复合材料的内部组织沿挤压方向发生剧烈的塑性变形;挤压态复合材料抗拉强度和伸长率均大幅提升,分别达375MPa和19.7%,相比挤压前分别提升了52.6%和101%;挤压态复合材料硬度为117.7HBW,较挤压前提升不大。7.挤压+T6态的2024/3wt.%TiB2复合材料测试结果表明,经T6处理后复合材料内部的强化相形貌发生显著改善;挤压+T6态复合材料的抗拉强度和伸长率可达440MPa和14.10%,硬度为129.7HBW。
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