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Al3Ti颗粒增强铝基复合材料具有低密度、高硬度、高耐磨性等优势,广泛应用于耐磨零部件。目前适用的工艺流程中,存在反应周期长、颗粒粗大且易团聚、分布位置不可控等缺陷,无法实质性提升材料的耐磨性能。本论文选用直径200μm的Ti纤维及其编织成的Ti网作为反应源。制备预制体阶段,将反应源等间距固定在基体中,确保其初始态均匀性,对颗粒的生成位置进行预调控。随后分别采用电阻炉加热、电磁感应加热的方式,制备Al3Ti颗粒增强铝基复合材料。通过对不同参数下产物的物相、显微组织进行测试、分析,建立Al—Ti反应模型,探究加热方式对原位反应机制的影响;通过对复合材料的硬度、磨损率、摩擦系数测试,探究加热方式对其耐磨性能的影响。主要研究结果如下:(1)电阻炉加热下Al—Ti反应始发温度为660℃,唯一产物为Al3Ti。当温度升高至690℃,Al3Ti层出现破碎、剥落;720℃下Ti纤维完全反应且颗粒未团聚,确定为最佳反应温度;750℃下范德华力与热扩散导致颗粒团聚、融合,弥散性较差。在最佳反应温度720℃下,保温5min时少量Al3Ti生成,30min下Ti完全反应,60min时Al3Ti再次团聚。因此,确定最佳保温时间为30min。从热力学角度分析:Al3Ti自由能变较低,在Al、Ti源充足时优先生成。从动力学角度分析:通过Al—Ti界面元素占比,确定体系反应模型从内到外分别为Ti、LAl/Ti扩散层、Al3Ti层、LTi/Al扩散层、Al基,主扩散相为Ti,主扩散过程为Ti原子向Al中扩散;根据Al3Ti层内裂纹位置,通过计算Al3Ti层间热应力大于颗粒破碎强度,判断Al3Ti剥落由热应力引起。(2)电磁感应加热下Al—Ti原位反应产物唯一,为Al3Ti。随着频率由100Hz增至5KHz,反应程度加大,洛伦兹力对Al3Ti层间剥落、Al3Ti颗粒推动作用增强。5KHz时Ti纤维完全反应,颗粒尺寸细化至5—7μm、间隙增大为3—5μm,确定5KHz为最佳频率参数。10KHz下集肤效应显著,无Al3Ti生成。在最佳频率参数5KHz下,随着电流增加,反应程度加大。15A下Ti纤维完全反应,反应始发温度降低至601.9℃。颗粒尺寸、间隙分别为1-2μm、5μm,覆盖面积为峰值2.7×<106μm2,为所有参数下的最佳值。当电流为20A时,Al3Ti在晶体结构与磁场影响下Al3Ti向长条状转变,导致Al3Ti尺寸增大、弥散性减弱。从热力学角度分析:感应线圈产生的磁场可增大体系总熵值、增加体系能量,推动Al—Ti反应进行;从动力学角度分析:磁场可加大熔体混合对流,促进Al3Ti层碎化剥落,增大颗粒漂移距离,起到提升Al—Ti扩散速率、细化颗粒、提高弥散性的作用。(3)为保证摩擦磨损实验的准确性,将Ti网作为反应源以增加截面Al3Ti含量。由于电阻炉加热制备出的复合材料硬度低,颗粒弥散性差、与基体结合力弱,其耐磨性能远低于电磁感应加热制备的复合材料。载荷10N时:电阻炉加热最优制备参数750℃、60min下的磨损率、摩擦系数分别为5.932mg/mm2、0.292,均高于感应加热最优参数下的磨损率(2.031mg/mm2)、摩擦系数(0.102)。载荷升高至30N时:电阻炉加热最优参数下,复合材料的磨损率、摩擦系数升高为29.745mg/mm2、0.767,磨损面破坏严重,磨痕较深且颗粒与基体出现大面积剥落;而感应加热最优参数下复合材料的磨损率、摩擦系数为16.392mg/mm2、0.497,仅出现颗粒破碎及边缘剥落,足以抵抗高载荷下的摩擦磨损。