准连续网状(TiB2+Al2O3)/2024Al复合材料的制备及力学性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ghostwh
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传统的铝基复合材料追求增强体在基体中的均匀分布,破坏了基体的完整性,限制了基体良好塑性的发挥。本课题为了解决上述问题,设计制备了增强体网状结构分布的新型结构材料。以2024铝粉、TiO2粉和B粉为原料,利用低能球磨技术混粉,并结合真空热压烧结技术制备网状结构复合材料。利用XRD、SEM、TEM等检测手段研究了复合材料组织形貌和物相构成随B/TiO2比例变化的规律。同时,依据B/TiO2比例的变化,研究B/TiO2=2、4/3、0三个体系烧结态和挤压态复合材料的力学性能随增强体种类变化的规律。探讨了球磨转速和球磨时间对增强体原料形貌的影响,并确定球磨转速150rpm,球磨时间2h为最佳球磨工艺。通过DTA测试,确定反应温度为810℃,并研究了保温时间对增强体形貌的影响,确定最佳保温时间为60min。通过对复合材料组织形貌及物相组成的研究,确定B/TiO2=2、4/3、0时,增强体体系分别为(TiB2+Al2O3)、(TiB2+Al2O3+Al3Ti)和(Al2O3+Al3Ti)。通过TEM和SEM确定生成的TiB2和Al2O3为颗粒状,比较细小,尺寸约为0.5m;Al3Ti为杆状,比较粗大,长度约为25m。增强体成网状结构分布于基体颗粒周围,连接相邻合金颗粒,强化复合材料。同时,网状结构保证了基体完整性,有利于提高复合材料整体的塑性。通过对复合材料进行室温力学性能测试得出,随着B含量的增加,复合材料的综合性能逐渐提高。其中B/TiO2=2体系,明显优于其他两个体系的材料性能。该体系烧结态复合材料抗拉强度为294MPa,延伸率为3.77%,挤压态抗拉强度为370MPa,延伸率为6.5%。高温力学性能测试表明,随着温度的升高,复合材料强度逐渐降低,延伸率逐渐升高。对比发现,B/TiO2=2体系复合材料性能也优于其他两个体系。
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