【摘 要】
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随着汽车、通讯、轨道交通、航空航天等行业发展,要求铝合金产品具有大型、复杂、薄壁等特点,传统的铝合金材料局限于其较低的硬度和耐磨性、高线性膨胀系数和大体积收缩率已经不能满足性能要求。原位自生铝基复合材料的增强颗粒在熔体内部生成,增强相尺寸细小、分布均匀,与基体结合强度高,颗粒增强铝基复合材料的强韧性相比传统铝合金都有了很大的提高。本文的主要研究内容分为两个部分,前半部分采用混合盐(LSM)反应法,
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随着汽车、通讯、轨道交通、航空航天等行业发展,要求铝合金产品具有大型、复杂、薄壁等特点,传统的铝合金材料局限于其较低的硬度和耐磨性、高线性膨胀系数和大体积收缩率已经不能满足性能要求。原位自生铝基复合材料的增强颗粒在熔体内部生成,增强相尺寸细小、分布均匀,与基体结合强度高,颗粒增强铝基复合材料的强韧性相比传统铝合金都有了很大的提高。本文的主要研究内容分为两个部分,前半部分采用混合盐(LSM)反应法,先以纯铝为基体合金,选择KBF4、K2Ti F6混合盐反应体系,来研究合理的制备工艺参数,成功制备出TiB2/Al复合材料后,再按照工艺参数制备TiB2/6061铝基复合材料并对其组织与性能进行研究;设计合理的热处理工艺,对热处理过后的TiB2/6061铝基复合材料的组织与性能进行研究。具体结论如下:(1)研究了搅拌及分散剂Ce O2对混合盐法制备工艺的影响,确定了最优的制备工艺参数,最后成功制备了不同质量分数(1wt%、3wt%、5wt%)的TiB2/6061铝基复合材料,且增强颗粒分布均匀、没有团聚。(2)对制备的复合材料的力学性能进行表征与测试,结果表明复合材料的硬度、拉伸性能、耐磨性能相比6061铝合金基体都有了明显提高。5wt%TiB2颗粒增强相的复合材料的硬度达到了76HB,相比较6061铝合金硬度值提高了38.2%;5wt%TiB2/6061铝基复合材料的抗拉强度达到209MPa,比6061铝合金基体的抗拉强度高了56MPa;5wt%TiB2/6061铝基复合材料磨损率下降了大概34.5%。(3)研究了相同固溶时间下不同固溶温度以及相同固溶温度不同固溶时间复合材料的显微组织和硬度的变化,确定了最佳固溶处理工艺为535℃/4h;研究了相同时效时间下不同时效温度以及相同时效温度不同时效时间复合材料的显微组织和硬度的变化,确定了最佳时效处理工艺为175℃/9h。(4)硬度和拉伸性能测试结果显示热处理后的材料的强度得到明显增强。其中,1wt%、3wt%、5wt%TiB2/6061铝基复合材料热处理后的抗拉强度分别达到了278MPa、304MPa、316Mpa。热处理之后四种材料的磨损率降低,且随增强颗粒质量分数增加材料磨损率减小,其中5wt%TiB2/6061铝基复合材料的磨损率从11×10-9m~3降低到了4×10-9m~3。(5)复合材料在锻压处理过程中使得自身的一些铸造缺陷消除并且组织更加均匀、致密,从而提高了材料的力学性能。复合材料锻后热处理的拉伸强度分别达到了284 MPa、306 MPa、323 MPa、347 MPa,而材料的伸长率变化与未锻复合材料热处理变化趋势类似,略有下降,变化范围不大。
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