论文部分内容阅读
铝基复合材料由于其轻质高强、耐磨耐蚀以及尺寸稳定性好等优点,被广泛应用于航空航天、交通运输以及电子材料等领域。选择合成出性能优良的增强体并发展新的复合技术是目前发展铝基复合材料的关键。MgAl2O4尖晶石晶须具有低缺陷密度,高强度、高熔点等特点,被认为是一种理想增强体材料。反应热压法合成复合材料能获得增强相分布均匀,界面结合良好的金属基复合材料而受到广泛的关注,研究反应热压法在MgAl2O4w/6061Al复合材料制备中的应用具有重要价值。本论文以6061Al合金粉、Mg粉和H3BO3粉末为原料,通过球磨预处理,采用真空热压烧结工艺在6061铝合金基体中原位合成MgAl2O4晶须。探究了原位生长MgAl2O4的热压烧结参数,对复合材料进行了T6时效处理及热挤压变形研究,揭示了原位合成晶须对复合材料时效动力学的影响,以及热挤压变形对复合材料力学性能的影响。结果表明,采用反应热压法能够在相对较低的温度(600°C)下于6061Al基体中原位合成分散均匀且与基体界面结合良好的MgAl2O4晶须,其直径为30~200 nm,长径比为10~50,在基体内相互搭接形成网状结构骨架。在热压烧结温度为600°C,压力为50 MPa下制备的复合材料表现出优良的综合性能。T6处理后的铝合金及其复合材料时效强化作用明显,晶须的存在显著加速了时效动力学。这是由于尖晶石晶须与铝基体之间的热错配导致了材料中高密度位错的形成,增加了非均匀形核位点,从而促进了时效析出相的形成。热挤压变形显著提高了复合材料的力学性能,材料由脆性断裂方式转变为韧脆结合的混合断裂机制。这是由于挤压过程中,晶须与基体界面附近形成大量位错,充分发挥了位错强化作用;同时MgAl2O4晶须沿挤压方向定向排列,与基体界面结合情况改善,有效提高了两者间载荷传递的能力。复合材料经挤压和时效双重处理后,其拉伸性能显著提高,抗拉强度最高可达508 MPa,屈服强度可达436 MPa,和6061铝合金相比,分别提高了2.8倍和1.1倍。这是基体时效强化和晶须定向排列强化共同作用的结果。