硼酸鎂晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)和國防工業(yè)的快速發(fā)展，國防、民用等各大行業(yè)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)材料提出了更多的要求，金屬基復(fù)合材料由于比強(qiáng)度、比剛度和熱穩(wěn)定性方面具有良好的性能，引起了人們的廣泛關(guān)注。本文以硼酸鎂晶須為增強(qiáng)體，采用擠壓鑄造法制備了硼酸鎂晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料(簡寫為MBOw/Al)。針對(duì)材料的制備以及力學(xué)及熱膨脹性能開展系統(tǒng)性研究，探討其制備工藝及變形機(jī)理，揭示了影響復(fù)合材料工藝性能與材料性能的因素，并對(duì)復(fù)合材料的高溫塑性變形行為和熱膨脹變形行為進(jìn)行了

2、研究。
　　采用化學(xué)沉淀法實(shí)現(xiàn)了硼酸鎂晶須表面氧化物涂覆改性，有效提高了硼酸鎂晶須預(yù)制體的抗變形能力。微觀組織分析結(jié)果表明，硼酸鎂晶須在復(fù)合材料中保持了完整的晶須形態(tài)，從而對(duì)基體實(shí)現(xiàn)了良好的增強(qiáng)效果。涂覆在晶須表面的金屬氧化物有效的提高了晶須預(yù)制體的強(qiáng)度，隨著涂層含量的增加預(yù)制體的強(qiáng)度也隨之增大。合適的金屬氧化物涂層能夠提高復(fù)合材料的工藝性能與材料性能，從而優(yōu)化擠壓鑄造法制備復(fù)合材料的工藝。
　　制備的硼酸鎂晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合

3、材料的抗拉強(qiáng)度最高達(dá)到330MPa、彈性模量為107GPa，相比基體純鋁有了較大提高。通過不同時(shí)間的退火處理可以有效提高硼酸鎂晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的拉伸性能。不同熱處理工藝的復(fù)合材料斷裂機(jī)制相同，均為晶須從基體中拔出和脫粘的形式斷裂，但是，熱處理可以有效松弛復(fù)合材料中的殘余拉應(yīng)力，從而使材料抗拉強(qiáng)度提高，不過隨著熱處理時(shí)間增加基體晶粒會(huì)逐漸長大，又會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度略有下降。
　　硼酸鎂晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的高溫壓縮實(shí)驗(yàn)表明，

4、復(fù)合材料的流變應(yīng)力受到變形溫度和應(yīng)變速率的共同影響，隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低，流變應(yīng)力呈下降趨勢(shì)。復(fù)合材料整體的塑性變形行為主要為鋁基體的塑性變形以及晶須轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的相互協(xié)調(diào)作用，當(dāng)晶須因?yàn)閼?yīng)力持續(xù)增大而發(fā)生折斷時(shí)，復(fù)合材料的塑性變形行為發(fā)生明顯變化，即應(yīng)變軟化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象受溫度影響明顯，溫度越低應(yīng)變軟化現(xiàn)象越明顯，相應(yīng)的當(dāng)復(fù)合材料熱變形溫度較高時(shí)，由于基體軟化導(dǎo)致晶須轉(zhuǎn)動(dòng)變的容易，晶須折斷率降低，應(yīng)變軟化程度也明顯降低。

5、>　　硼酸鎂晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的熱膨脹實(shí)驗(yàn)表明，基體內(nèi)部殘余應(yīng)力是影響硼酸鎂晶須增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的重要因素。當(dāng)溫度升高的時(shí)候，復(fù)合材料基體金屬發(fā)生軟化現(xiàn)象，材料內(nèi)部殘余應(yīng)力得到松弛，熱膨脹系數(shù)升高，在100℃左右趨于穩(wěn)定，熱膨脹系數(shù)值約為15×10-6/℃，隨后呈現(xiàn)緩慢增長的趨勢(shì)，在350℃時(shí)復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)約為18×10-6/℃。但是當(dāng)對(duì)復(fù)合材料采取長時(shí)間退火工藝時(shí)，由于基體晶粒會(huì)隨溫度升高而長大，在殘余應(yīng)力和熱應(yīng)力的