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本文以7055铝合金为基体,采用原位内生颗粒法制备了多相跨尺度颗粒增强铝基复合材料,颗粒种类包括Al2O3陶瓷颗粒和Al3Ti、Al3Zr金属间化合物颗粒。将制备得到的铝基复合材料进行热挤压(加压比16∶1)和T6处理后,再进行脉冲磁场处理(PMFT)。在不同磁感应强度(B)、不同脉冲数(Ⅳ)、不同温度(T)时,用WH法对铝基复合材料的位错密度进行了计算;同时研究了铝基复合材料微观组织结构和力学性能的演变规律,并进行机制分析。 WH法结算结果表明,磁感应强度、脉冲数的增加以及低温时,都更有利于位错的增殖。由于经过挤压处理,复合材料位错密度较高,均处于1014数量级。在B=5T,N=70,T=-196℃进行脉冲磁场处理时,位错密度计算结果达到最大的4.25×1014m-2,较初始值增幅为74.2%。位错密度增加主要是因为磁致塑性效应的作用,磁场提高位错的可移动性,增强了位错间以及位错与障碍间的交互作用,位错形核能降低,导致位错大量增殖。 研究了不同磁感应强度、不同脉冲数以及低温,对铝基复合材料内部位错密度、形貌和析出相数量以及尺寸的变化。磁感应强度、脉冲数的增加以及温度的降低,位错密度均呈现出增加的趋势,位错增殖具有一定的区域性。分析发现,磁压强、磁化力、应变能、赛曼效应都不是磁场致使位错密度增加的原因,而是磁场影响了位错钉扎中心自由基对的自旋状态,导致位错从钉扎中心退钉,增强了位错交互作用,使位错发生增殖,即磁致塑性效应的根本原因。随着磁感应强度上升、脉冲数增加、温度降低,晶内析出相取向性减小、数量增加、尺寸变大;晶界析出相数量减少、尺寸变大,并出现了无沉淀析出带。分析认为:由于位错密度增加,同时复合材料内部存在大量缺陷和异质相且磁场降低了析出相所需形核能、增强了原子的扩散,促进了析出相的析出和长大。通过TEM、XRD分析表明,析出相主要为与基体具有半共格关系的η(MgZn2)相。 随着磁场处理条件的改变,铝基复合材料的显微硬度、抗拉强度、延伸率均发生了改变,显微硬度在B=5T、N=90、室温时达到了最大的135.3HV,增幅为33.4%。拉伸性能在B=5T、N=50、T=-196℃时最优,强韧积达到了9745.2。磁场处理后位错密度的增加,在铝基复合材料内部形成了位错强化和第二相强化;析出相数量的增加,导致基体点阵畸变程度加剧,对位错运动阻碍增强,是材料得到强化的主要原因。随磁场处理条件改变,拉伸断口韧窝的大小、深度、数量以及解理台阶的数量均发生了变化。处理后,断裂方式由脆性断裂转变为混合型断裂。断裂主要源于拉伸过程中Al7Cu2Fe杂质相的破碎或粗大Al2Zn3Mg2相(T相)处的应力集中。