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随着科学技术和航天事业的发展,对材料综合性能的要求越来越高,单一性能优越的材料已无法满足现实应用的需求,对具有优良综合性能的结构功能一体化材料的研究受到越来越多的重视。本文以高强价廉的硼酸铝晶须和具有辐射屏蔽功能的三氧化钨颗粒为增强体,以纯铝为基体,采用挤压铸造方法制备了结构功能一体化铝基复合材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等分析测试手段研究了复合材料的微观组织结构;采用万能电子拉伸试验机和硬度测试仪研究了复合材料的力学性能;测试了复合材料的X(γ)射线辐射屏蔽性能;采用Gleeble-1500热模拟试验机研究了复合材料的高温压缩变形行为;研究了复合材料的热挤压和热轧制变形行为。 对混杂增强复合材料制备研究结果表明,采用水浴加热法和化学沉淀法能使比重差别大的增强体在混杂预制块中均匀分布,进而制备出增强体均匀分布的混杂铝基复合材料。力学性能测试结果表明,随着三氧化钨颗粒含量的增加和硼酸铝晶须含量的减少,复合材料的强度、弹性模量和延伸率降低;固定晶须含量,随着三氧化钨颗粒含量的增加,复合材料的强度先增加后降低,弹性模量升高和延伸率下降;球磨的三氧化钨颗粒混杂增强复合材料力学性能高于原始态三氧化钨颗粒混杂增强复合材料力学性能。TEM和DTA研究结果表明,在挤压铸造过程中三氧化钨颗粒与铝基体发生界面反应,在界面上生成显微孔洞,降低复合材料的力学性能。 增强体表面处理结果表明,在三氧化钨颗粒表面涂覆一层ZnWO4,ZnWO4涂层有效地改善了三氧化钨与铝基体的界面状况,提高了复合材料的力学性能;对辐射屏蔽性能测试表明,三氧化钨颗粒的引入明显提高了复合材料的辐射屏蔽性能,尤其是对 X射线的屏蔽效果更好。随着三氧化钨颗粒含量的增加,复合材料的屏蔽性能增加。 复合材料的高温压缩研究结果表明,随着变形温度的升高和应变速率的降低,复合材料的流变应力降低;在500°C和0.1~0.01s-1变形条件下,复合材料具有良好的变形能力;计算了复合材料的变形应力本构方程。 复合材料热挤压研究结果表明,随着挤压温度的升高,复合材料中的晶须折断现象减少,沿挤压方向定向排列程度增加;复合材料的强度先增加后降低,在500°C挤压时,达到最大值;复合材料的延伸率随着挤压温度的升高而增加;随着挤压温度的变化,复合材料的弹性模量变化不大。 复合材料热轧制研究结果表明,随着轧下量的增加,复合材料的强度降低,延伸率增加。90%轧下量的复合材料具有较高的塑性。