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铝基复合材料具有高比强度,高比模量,耐磨,耐疲劳,导热导电性能好,热稳定性和尺寸稳定性好等特点,所以自20世纪60年代问世,发展迅速应用广泛,尤其是在航天航空军工业、汽车工业和电子仪器等领域。本文利用原位生成法中的混合盐反应LSM法,制备了(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金复合材料,其实测成分为:70.7Al-13.06Zn-2.77Mg-3.97Cu-7.76Zr-0.36B-0.03Sr-1.01Fe-0.15Si,其中含11.7%Al3Zr,1.9%ZrB2(名义质量分数)。通过金相观察、硬度与电导率测试、拉伸试验、SEM分析、XRD分析、EBSD分析、腐蚀试验、摩擦磨损试验等途径,研究不同的后处理工艺下复合材料的组织与性能。具体的研究工作和结论如下所示: (1)研究铸态纯铝,(Al3Zr+ZrB2)p/纯铝,(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金的组织结构、硬度与电导率、摩擦磨损性能。结果表明:(Al3Zr+ZrB2)p/纯铝和(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金内部弥散分布着尺寸细小的以Al3Zr、ZrB2颗粒,其中Al3Zr呈长棒状,颗粒的宽度为1~2μm,ZrB2呈圆球状,颗粒大小<1μm;Al3Zr、ZrB2颗粒的加入使得纯铝的硬度和耐磨性能大幅提高;基体选择自行设计的超强铝合金使得复合材料的硬度与耐磨性更高。 (2)研究挤压态的复合材料(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金经固溶-T6时效处理后的组织与性能。结果表明:其晶粒大小为1~5μm,平均2.5μm,硬度为240.8HV,电导率为22.8%IACS,最大抗拉强度为578.9MPa(屈服阶段未结束就断裂),位错密度很小,位错对强度贡献几乎为零,晶间最大腐蚀深度达到162.5μm,剥落腐蚀属于EC级,平均摩擦系数为0.344,磨损体积为0.01407mm3。 (3)研究挤压态的复合材料(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金经固溶-预压缩-T6时效处理后的组织与性能。结果表明:其晶粒大小为1~5μm,平均1.8μm,硬度为256.7HV,电导率为22.1%IACS,最大抗拉强度为645.49MPa(未到屈服阶段就断裂),位错对强度贡献为43.948Mpa,晶间最大腐蚀深度达到142.9μm,剥落腐蚀属于EB级,平均摩擦系数为0.347,磨损体积为0.01264mm3。 (4)研究挤压态的复合材料(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金经预回复-固溶-预压缩-T6时效处理后的组织与性能。结果表明:其晶粒大小为1~5μm,平均1.8μm,硬度为254.0HV,电导率为23.8%IACS,最大抗拉强度为608.5MPa(屈服阶段未结束就断裂),位错对强度贡献为73.060MPa,低角度晶界强化为66.09MPa,高角度晶界强化为13.40MPa,晶间最大腐蚀深度达到131.0μm,剥落腐蚀属于EB级,平均摩擦系数为0.343,磨损体积为0.01407mm3。 (5)研究挤压态的复合材料(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金经预回复-固溶-预压缩-T76时效处理后的组织与性能。结果表明:其晶粒大小为1~5μm,平均1.8μm,硬度为212.6HV,电导率为26.7%IACS,最大抗拉强度为665.9MPa,延伸率为5.4%,位错对强度贡献为0,晶间最大腐蚀深度达到116.7μm,剥落腐蚀属于EA级,平均摩擦系数为0.375,磨损体积为0.01945mm3。 (6)研究挤压态的复合(Al3Zr+ZrB2)p/超强铝合金的淬透性能。结果表明:其端淬淬透性为24mm,复合材料的的淬透性为48mm。 综上所述,固溶-T6时效处理能大幅提高挤压态复合材料的硬度,明显减小挤压态复合材料的摩擦系数,大幅增强耐磨性;预压缩处理能使复合材料的硬度略微提高,同时电导率略微下降,位错密度增大,位错对强度的贡献提高,晶间腐蚀深度减小,剥落腐蚀程度减弱;预回复处理能使复合材料的电导率升高,位错密度增大,位错对强度的贡献提高,晶间腐蚀深度减小,剥落腐蚀程度减弱;T76时效处理使复合材料的电导率大幅提高,晶间腐蚀深度降低,剥落腐蚀程度减弱。