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亚微米颗粒增强铝基复合材料的制备技术研究

戴世娟  
【摘要】: 亚微米相增强铝基复合材料由于其具有优异的性能,而且在价格上可与传统金属材料竞争,所以易于在光学、电子封装、宇航和兵器领域推广和应用,已成为近年来金属基复合材料研究的热点,其中制备技术一直是亚微米相增强铝基复合材料大规模生产和使用的先导和关键。 本课题对Al-Si-Cu合金体系采用等温处理法、对Al-Ni-Y合金体系采用快速凝固法,分别直接制备了亚微米颗粒增强Al基复合材料。课题研究了工艺条件和合金成分对合金显微组织的影响,并对不同复合材料试样进行了硬度测量试验。对Al-Si-Cu合金体系的复合材料还进行了拉伸试验,并采用扫描电子显微镜对试样的断口进行了分析。 结果表明:对于Al-Si-Cu合金体系,在合金中加入微量锶,可以降低硅相的生长速度,影响硅的形核能力,有效地细化硅相。在固液两相区的温度下进行等温处理可以使Al-Si-Cu合金中的硅相形态由针棒状组织转变为粒状组织:在一定的冷却速率下,适当延长等温处理时间、提高等温处理温度有利于硅相的圆整化、细化、均匀化。由于在等温处理温度为580℃、590℃,等温处理时间为5min的条件下合金析出了尺寸微小的强化相,在固溶强化和细晶强化的强化机制作用下,等温处理时间为5min的试样硬度和抗拉强度都较大;由于硅相形态、分布情况的改善,等温处理时间为10分钟的试样的延伸率较大。对于Al-Ni-Y合金体系,采用Zr元素替代Ni元素,随着Zr元素含量的增加,合金组织形态由长棒状转变为短棒状,当Zr的含量增加到5%的时候,棒状组织全部消失,取而代之的是颗粒状组织。同时,随着Zr元素含量的增加,由于固溶强化和细晶强化的作用,合金的硬度也逐渐提高。


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