论文部分内容阅读
相比传统复合材料,原位自生复合材料正受到越来越多的关注,其具有诸多传统复合材料难以具有的优势:如基体与增强相之间结合良好,不良界面反应较少,界面清洁,原位生成的增强相能有效避免外加增强相颗粒的尖角应力集中等弊端。近年来,经由沸盐法原位生成的6063/TiB2铝基复合材料由于其优良的性能表现,正逐渐成为研究的热点,其在耐磨性能,拉伸性能,抗蠕变性能方面展示了广泛的应用前景,而如何进一步提高该材料的力学性能以拓展其工业应用范围也备受关注。通过大塑性变形来细化晶粒从而提高性能表现正逐渐成为研究热点。但原位生成的TiB2颗粒在铝基体内的分布并不均匀,而常规的大塑性变形加工往往难以有效改善TiB2颗粒的分布状况从而限制了其力学性能的进一步提升。搅拌摩擦加工作为一种新型的固态连接加工技术,其在有效细化晶粒的同时还能有效改善二相粒子的分布情况,因而对原位生成的6063/TiB2铝基复合材料进行搅拌摩擦加工的话,其力学性能预计能有较大幅度提升。而目前对此复合材料搅拌摩擦的加工研究有待进一步深入,系统研究和评价该复合材料在搅拌摩擦中的变形机制和加工后的力学性能表现,对扩展该材料的应用范围,及探讨如何突破铝基复合材料性能提升瓶颈具有重要实际意义。本论文采用原位合成法制备TiB2颗粒增强6063复合材料,通过选择合适的加工参数,对6063/TiB2复合材料进行了搅拌摩擦加工,通过对宏观力学性能及微观组织结构的研究得到了加工参数对搅拌区成形的影响规律。研究表明,只有当搅拌头旋转速度大于600 rpm时,才能获得无宏观缺陷的搅拌区组织;而在合适的加工参数下,6063/TiB2复合材料的晶粒尺寸能从原来的几十?m细化为几个?m,晶粒的有效细化使其强度较之母材得到了大幅度提高。搅拌摩擦前,6063/Ti B2基体中的TiB2颗粒呈现明显的团聚现象,而搅拌后TiB2颗粒在6063基体中的分布情况得到明显改善,并且改善程度与搅拌道次密切相关。论文采用同步辐射X衍射线型分析的方法对6063/TiB2搅拌摩擦后的位错密度,以及原位生成的陶瓷颗粒尺寸分布进行了统计计算,进而分析了二相粒子对6063/TiB2搅拌摩擦回复再结晶的影响。研究结果表明由原位反应生成的TiB2颗粒尺寸分布较广,微米级,纳米级颗粒同时存在,其中纳米级颗粒的平均尺寸大多在200 nm以下,同时其整个颗粒尺寸分布较广,与先前一些文献报告原位生成TiB2颗粒尺寸分布较窄相左。先前报道的尺寸分布均由扫描电镜,透射电镜观测统计而得,其表征范围有限,而本论文中采用的同步辐射X衍射分析所得结果无疑更具统计学意义。而对搅拌摩擦位错密度变化情况的分析,以及相关储存能及回复阻碍力的计算,则表明增强相粒子TiB2的存在,可以有效促进变形过程中的位错增殖,阻碍回复过程中的位错运动,从而促进再结晶,有效细化晶粒,同时阻碍回复,抑制晶粒长大,因而有效提高了6063/TiB2的热稳定性。