脈沖強磁場處理顆粒增強鋁基復合材料的微觀組織和力學性能研究.pdf

1、本文以Al-Zn-Mg-Cu為基體合金，以Al-Ti-Zr-O為反應體系，采用熔體直接反應法，制備了混雜顆粒增強鋁基復合材料，顆粒種類包括Al2O3陶瓷顆粒和Al3Ti、Al3Zr和Al3(TixZr1-x)(0＜x＜1)金屬間化合物顆粒。通過調(diào)整磁感應強度、脈沖數(shù)、以及試樣與磁力線的位相關(guān)系，研究不同脈沖強磁場處理參數(shù)下復合材料的微觀組織和力學性能的演變。利用金相顯微鏡(OM)、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)和X射線應力測定儀

2、等現(xiàn)代分析手段，研究脈沖強磁場處理對復合材料的顯微組織以及殘余應力的影響，還研究了其力學性能的變化規(guī)律，進行了機制分析。
　　研究脈沖磁場處理對復合材料微觀組織的影響，其結(jié)果顯示:脈沖磁場處理后，隨著磁感應強度（2T、3T和4T）和脈沖數(shù)(30、40和50)的增加材料內(nèi)部的位錯密度增加，表現(xiàn)為透射圖中位錯密度增大和衍射圖中半高寬增大。其原因主要來自磁致塑性效應。該效應的作用機理為:減少位錯形核能、增加位錯運動靈活性并提高位錯運動來

3、加速應力釋放過程。當增加磁場作用時間，或者當基體中有大量異相顆粒或合金元素時，能夠使磁致塑性效應的敏感性增加。脈沖磁場沖擊處理后，不同磁感應強度、不同位相條件下的試樣中有形貌特征多樣的位錯，其變化來自于塑性變形過程機制。
　　研究脈沖磁場處理對復合材料殘余應力的影響的結(jié)果顯示:在只考慮磁感應強度的影響下，材料內(nèi)的殘余應力存在一個先減小再增大的趨勢，在只考慮脈沖數(shù)的條件下，材料內(nèi)的殘余應力有先增大再減小的趨勢，最低殘余應力對應的工藝

4、參數(shù)為:3T和30個脈沖，此時殘余應力值為-1MPa。在只考慮位相的影響下，平行的位相，也就是磁力線方向與最大主應力方向相垂直時，相對于垂直位相，材料內(nèi)部的殘余應力減少了30％。脈沖磁場處理能夠在一定程度上消除材料的殘余應力，改善材料的尺寸穩(wěn)定性。
　　研究脈沖磁場處理對復合材料力學性能的影響，結(jié)果顯示:隨著磁感應強度和脈沖數(shù)的增加，材料的力學性能均有所提高，表現(xiàn)為硬度的增大和抗拉強度的提高。在4T、30個脈沖的處理條件下，材料的