论文部分内容阅读
本文采用球磨预分散法制备中间纳米Al2O3p/Al复合粉体，采用固液混合铸造技术将中间复合粉体搅拌分散于基体熔液中，对所制备的复合材料熔体进行高能超声熔体处理。研究高能超声对固液混合Al2O3p/2024复合材料的凝固组织的影响规律。经热挤压变形后，采用往复镦-挤变形工艺对纳米Al2O3p/2024复合材料进行大塑性变形，利用SEM，TEM透镜等手段研究往复镦-挤变形道次对纳米Al2O3p/2024复合材料组织结构的影响规律，分析往复镦-挤变形组织细化机制；测试往复镦-挤纳米Al2O3p/2024复合材料力学性能。 研究结果表明，经球磨预分散后，供给态纳米Al2O3颗粒较均匀地分散在纯铝粉末表面。采用固液混合铸造法制备纳米Al2O3p/2024铝基复合材料能有效地将纳米Al2O3颗粒均匀的分散到2024基体合金中。利用高能超声所产生的声流作用和瞬时冲击可以驱散固液混合铸造纳米Al2O3p/2024复合材料熔体中微小的纳米Al2O3颗粒团，进一步促进纳米颗粒在基体熔体中的分散性。纳米Al2O3p/2024复合材料熔体凝固过程中，在超声场的作用下凝固组织显著细化。超声温度对熔体凝固组织影响很大，施振温度过高或过低都将减弱超声细化效果。当施振温度区间为670-650℃，施振功率300w，超声时间60s时，1wt.％纳米Al2O3p/2024复合材料平均晶粒尺寸为25μm。与基体合金相比，纳米Al2O3颗粒的加入有利于提高材料的力学性能。纳米Al2O3颗粒加入量为1.0wt％时，纳米Al2O3p/2024铝基复合材料的抗拉强度达到最高值。但是纳米Al2O3颗粒具有高的比表面能，加入过多容易导致纳米颗粒大量团聚，形成微观空隙的生成源，降低复合增强效果，降低复合材料的力学性能。 往复镦-挤变形工艺对纳米Al2O3p/2024铝基复合材料组织具有强烈的细化能力，细化效率随变形道次增加而逐渐下降。往复镦-挤道次越多，组织越细小、均匀。X射线衍射分析表明：往复镦-挤变形显著降低热挤压态纳米Al2O3p/2024复合材料的各向异性。经往复镦-挤变形，热挤压态择优取向晶面(111)、(200)和(222)衍射峰强度显著弱化，晶面(311)衍射峰强度略有弱化；原先因热挤压变形后择优取向消失的(220)晶面衍射峰重新呈现，并随着变形道次的增加，衍射峰强度逐渐增强。 往复镦-挤态纳米Al2O3p/2024复合材料T6处理后的抗拉强度和屈服强度随着镦-挤变形道次增加呈先增后减，最后趋于平稳趋势。热挤压纳米Al2O3p/2024复合材料T6态的抗拉强度为485MPa，屈服强度为382MPa。往复镦-挤变形1道次复合材料的抗拉强度为492MPa，屈服强度为391MPa；往复镦-挤变形4道次复合材料的抗拉强度降至477MPa，屈服强度为375MPa。随着变形道次数的增加，该复合材料塑性逐渐改善。初始态复合材料的延伸率仅为8.5％；往复镦-挤变形5道次复合材料延伸率增加至13.5％。