基于磁致塑性效應(yīng)對(duì)鋁基復(fù)合材料微觀組織和力學(xué)性能的研究.pdf

1、本文以7055鋁合金為基體，采用原位內(nèi)生顆粒法制備了多相跨尺度顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，顆粒種類包括Al2O3陶瓷顆粒和Al3Ti、Al3Zr金屬間化合物顆粒。將制備得到的鋁基復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓（加壓比16∶1）和T6處理后，再進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理(PMFT)。在不同磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)、不同脈沖數(shù)(Ⅳ)、不同溫度(T)時(shí)，用WH法對(duì)鋁基復(fù)合材料的位錯(cuò)密度進(jìn)行了計(jì)算;同時(shí)研究了鋁基復(fù)合材料微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的演變規(guī)律，并進(jìn)行機(jī)制分析。
　

2、　WH法結(jié)算結(jié)果表明，磁感應(yīng)強(qiáng)度、脈沖數(shù)的增加以及低溫時(shí)，都更有利于位錯(cuò)的增殖。由于經(jīng)過(guò)擠壓處理，復(fù)合材料位錯(cuò)密度較高，均處于1014數(shù)量級(jí)。在B=5T，N=70，T=-196℃進(jìn)行脈沖磁場(chǎng)處理時(shí)，位錯(cuò)密度計(jì)算結(jié)果達(dá)到最大的4.25×1014m-2，較初始值增幅為74.2％。位錯(cuò)密度增加主要是因?yàn)榇胖滤苄孕?yīng)的作用，磁場(chǎng)提高位錯(cuò)的可移動(dòng)性，增強(qiáng)了位錯(cuò)間以及位錯(cuò)與障礙間的交互作用，位錯(cuò)形核能降低，導(dǎo)致位錯(cuò)大量增殖。
　　研究了不同磁

3、感應(yīng)強(qiáng)度、不同脈沖數(shù)以及低溫，對(duì)鋁基復(fù)合材料內(nèi)部位錯(cuò)密度、形貌和析出相數(shù)量以及尺寸的變化。磁感應(yīng)強(qiáng)度、脈沖數(shù)的增加以及溫度的降低，位錯(cuò)密度均呈現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，位錯(cuò)增殖具有一定的區(qū)域性。分析發(fā)現(xiàn)，磁壓強(qiáng)、磁化力、應(yīng)變能、賽曼效應(yīng)都不是磁場(chǎng)致使位錯(cuò)密度增加的原因，而是磁場(chǎng)影響了位錯(cuò)釘扎中心自由基對(duì)的自旋狀態(tài)，導(dǎo)致位錯(cuò)從釘扎中心退釘，增強(qiáng)了位錯(cuò)交互作用，使位錯(cuò)發(fā)生增殖，即磁致塑性效應(yīng)的根本原因。隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度上升、脈沖數(shù)增加、溫度降低，晶內(nèi)析

4、出相取向性減小、數(shù)量增加、尺寸變大;晶界析出相數(shù)量減少、尺寸變大，并出現(xiàn)了無(wú)沉淀析出帶。分析認(rèn)為:由于位錯(cuò)密度增加，同時(shí)復(fù)合材料內(nèi)部存在大量缺陷和異質(zhì)相且磁場(chǎng)降低了析出相所需形核能、增強(qiáng)了原子的擴(kuò)散，促進(jìn)了析出相的析出和長(zhǎng)大。通過(guò)TEM、XRD分析表明，析出相主要為與基體具有半共格關(guān)系的η'(MgZn2)相。
　　隨著磁場(chǎng)處理?xiàng)l件的改變，鋁基復(fù)合材料的顯微硬度、抗拉強(qiáng)度、延伸率均發(fā)生了改變，顯微硬度在B=5T、N=90、室溫時(shí)達(dá)到

5、了最大的135.3HV，增幅為33.4％。拉伸性能在B=5T、N=50、T=-196℃時(shí)最優(yōu)，強(qiáng)韌積達(dá)到了9745.2。磁場(chǎng)處理后位錯(cuò)密度的增加，在鋁基復(fù)合材料內(nèi)部形成了位錯(cuò)強(qiáng)化和第二相強(qiáng)化;析出相數(shù)量的增加，導(dǎo)致基體點(diǎn)陣畸變程度加劇，對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻礙增強(qiáng)，是材料得到強(qiáng)化的主要原因。隨磁場(chǎng)處理?xiàng)l件改變，拉伸斷口韌窩的大小、深度、數(shù)量以及解理臺(tái)階的數(shù)量均發(fā)生了變化。處理后，斷裂方式由脆性斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)榛旌闲蛿嗔?。斷裂主要源于拉伸過(guò)程中Al7Cu