【摘 要】
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陶瓷颗粒铝基复合材料是目前应用最为广泛的金属基复合材料,然而目前铝基复合材料主要应用还局限于航空航天和军工领域。一个重要原因是硬质脆性陶瓷相的加入导致铝基复合材
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陶瓷颗粒铝基复合材料是目前应用最为广泛的金属基复合材料,然而目前铝基复合材料主要应用还局限于航空航天和军工领域。一个重要原因是硬质脆性陶瓷相的加入导致铝基复合材料的热加工性能比铝合金变差;另外一个重要原因是陶瓷颗粒与金属基体之间的界面结合没有从根本上得到解决,导致复合材料性能的稳定性和可靠性较差,不利于商业化应用。近年来,研发新型增强体替代陶瓷颗粒逐渐得到关注。本文采用机械合金化制备了Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5金属玻璃粉末,研究了粉末的非晶化过程。利用包套冷压+热挤压制备了Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5颗粒增强7075铝基复合材料,研究了合金的微观组织、常温和高温力学性能,论文的主要结果如下:（1）制备出一种钛基金属玻璃颗粒。采用机械合金化法制备Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5钛基合金非晶粉末,内部依然残留少量晶体相。粉末的非晶化机制是:合金粉末→纳米晶化合物→纳米晶化合物被内部长程无序区域分割成更加细小纳米晶（数纳米）→细小纳米晶非晶化。同时非晶化使得粉末颗粒的硬度上升。（2）采用了包套冷压+热挤压制备不同体积分数Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5颗粒增强7075铝基复合材料。Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5增强体在热挤压前后变化不大,均由纳米晶相和非晶相组成,且增强体主要为纳米尺度颗粒均匀弥散分布在基体中,同时存在少数大尺度微米增强体。增强体与基体之间形成了反应层,该反应层具有一定的应变协调能力,有助于缓解增强体附近产生的应力集中。（3）Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5增强体可以显著提高复合材料的硬度和强度,当增强体体积分数为17 vol.%时,复合材料的压缩屈服强度和断裂强度为869 MPa和962 MPa,分别比7075Al合金提高了193%和80%。复合材料的拉伸强度随着体积分数增加而升高,伸长率反之。复合材料的压缩裂纹在大颗粒增强体处萌生,随之在多处大颗粒裂纹之间联接形成主裂纹,最终导致材料断裂失效。复合材料在拉应力作用下不仅造成大尺度增强体断裂,还造成颗粒与基体界面之间产生脱粘。复合材料的强化主要是由细晶强化（（35）?g）、Orowan强化(（35）?Orowan)以及位错增殖强化(（35）?dis)共同作用,增强效果排序为:（35）?dis>（35）?g>（35）?Orowan。（4）探究了不同体积分数钛基增强体增强铝基复合材料的高温力学性能。发现Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5/7075铝基复合材料高温下的流变应力显著低于基体铝合金,而且增强体含量越高,流变应力越低,表明Ti55.5Cu18.5Ni17.5Al8.5增强体可以改善复合材料的热加工性能,有利于热加工和二次塑性变形。
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