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喷射共沉积7090/SiC_p复合材料微观组织及力学性能研究

张晨晨  
【摘要】: 本论文采用喷射沉积工艺制备了7090/SiCp复合材料,对7090/SiCp复合材料挤压、轧制成形工艺、热处理制度以及热处理过程中的组织性能演变规律进行了研究,其结果如下: (1)研究了挤压和轧制工艺对喷射沉积7090/SiCp复合材料锭坯成形性的影响。经挤压后,复合材料组织内部形成了明暗交替的环状亮带分布,SiC颗粒沿挤压方向呈流线分布。对挤压态复合材料进行轧制成形工艺研究,结果表明:轧制工艺可以在一定程度上改善SiC颗粒的不均匀分布,并且随着变形量的增加,SiC颗粒层状分布现象有明显的改善;颗粒破碎较为严重。 (2)研究了7090/SiCp复合材料较佳的热处理工艺和热处理对复合材料微观组织及力学性能的影响。结果表明7090/SiCp复合材料经过470℃/1h+490℃/1h双级固溶+120℃/28h时效后的可以获得较佳的力学性能。 挤压态7090/SiCp复合材料经双级固溶时效处理后,复合材料的强度达到785Mpa,比490℃/1h固溶+120℃/28h时效后的强度提高约30MPa,而模量均可以达到100GPa以上。此时,复合材料的KIC值最大,为39.49 MPa·m1/2。晶粒较单级固溶时效处理细小,在晶界处析出相呈不连续分布状态。析出相细小、弥散分布,主要为η(MgZn2)、T(Al2Mg3Zn3)和富Cu相。另外,在SiC与基体界面结合处出现5nm左右厚度的非晶氧化层。 (3)研究了热处理对7090/SiCp复合材料轧制态薄板微观组织和力学性能的影响。结果表明,复合材料轧制态薄板经过490℃/1h单级固溶+120℃/28h时效和470℃/1h+490℃/1h双级固溶+120℃/28h时效处理后,强度可接近700MPa,析出相主要为MgZn相,富Cu相、Al3Zr相以及FeAl3杂质相。 (4)研究了7090/SiCp复合材料的断裂模式。结果表明,7090/SiCp复合材料的断裂是沿晶断裂和穿晶断裂兼有的混合型断裂,并且以穿晶断裂为主。经过热处理后的挤压棒材拉伸断裂主要是以SiC颗粒聚集、断裂和SiC与基体界面脱粘等机制引起的。轧制板中SiC颗粒的断裂和界面脱粘断裂的混合为复合材料薄板的主要断裂机制。


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