【摘 要】
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航空航天、武器装备等领域对轻质高强高刚度金属基复合材料的需求是永恒的。碳纳米管（CNT）增强铝基复合材料近年来备受研究关注。本文对3 vol.%CNT/7000系（含Ti）铝基复合材料的制备、塑性变形加工、强韧化热处理及组织性能进行了研究。所开展的研究及取得的结果如下:（1）研究了CNT增强7000系铝基复合材料的制备、塑性变形加工及预回复退火。结果表明:“湿磨+干磨”的球磨工艺能够制备出CNT分
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航空航天、武器装备等领域对轻质高强高刚度金属基复合材料的需求是永恒的。碳纳米管（CNT）增强铝基复合材料近年来备受研究关注。本文对3 vol.%CNT/7000系（含Ti）铝基复合材料的制备、塑性变形加工、强韧化热处理及组织性能进行了研究。所开展的研究及取得的结果如下:（1）研究了CNT增强7000系铝基复合材料的制备、塑性变形加工及预回复退火。结果表明:“湿磨+干磨”的球磨工艺能够制备出CNT分散均匀的复合粉末;“冷等静压-包套抽真空-热等静压”工艺能够制备出组织致密的复合材料锭;塑性变形加工后,一次挤压（包套热挤压）材料局部存在CNT团聚,二次挤压材料和一次挤压+锻压材料中CNT弥散性得到明显改善;250℃×6 h+350℃×6 h+450℃×12 h预回复退火后材料内位错强化相比塑性加工态基本不变;经预回复退火后,相比一次挤压和一次挤压+锻压,二次挤压具有更佳的综合性能,其抗拉强度、断后伸长率、晶间腐蚀最大深度分别为350.835 MPa、5.0%、90.23μm。（2）研究了固溶时效制度对一次/二次挤压CNT/7000系铝基复合材料组织性能的调控。结果表明:一次、二次挤压材料的最佳固溶制度分别为460℃×2 h+470℃×2 h+480℃×2h+490℃×2 h和460℃×2 h+470℃×2 h+480℃×2 h+490℃×2 h+500℃×2 h+510℃×2 h,最佳时效制度均为自然时效;此时,一次挤压材料抗拉强度、断后伸长率、晶间腐蚀最大深度分别为474.145 MPa、3.4%、86.75μm;二次挤压材料具有更佳的综合性能,其抗拉强度、断后伸长率、晶间腐蚀最大深度分别为500.398 MPa、6.6%、63.56μm;TEM表明,二次挤压材料中CNT多数呈单根分散,铝合金基体与CNT界面清洁、未出现Al4C3相,晶内析出相主要为细小的GP区,晶界析出相很少且不连续;二次挤压材料具有极高的抗压力学性能,相比自然时效,人工时效处理后材料抗压力学性能更佳,在最佳固溶时效制度下,其抗压强度、压缩断裂应变分别为893.673 MPa、37.9%。（3）研究了固溶时效制度对一次挤压+锻压CNT/7000系铝基复合材料组织性能的调控。结果表明:一次挤压+锻压材料的最佳固溶制度为460℃×2 h+470℃×2 h+480℃×2h+490℃×2 h+500℃×2 h+510℃×2 h,最佳时效制度为自然时效;一次挤压+锻压材料相比挤压材料综合性能降低,抗拉强度、断后伸长率、晶间腐蚀最大深度分别为461.416 MPa、4.0%、123.35μm;XRD、TEM分析表明,一次挤压+锻压材料中铝合金基体与CNT界面结合处出现Al4C3,基体晶界处出现CNT,晶内析出相主要为尺寸较大的GP区。综上所述,本文制备出500 MPa强度高塑性高抗晶间腐蚀性能的CNT/7000系铝基复合材料,CNT多数呈单根分散、CNT与基体无界面反应,所获得的特征微结构及成分设计、制备技术、二次加工技术、相关工艺参数为后续更高性能铝基复合材料的设计、制备与加工提供理论依据。
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