Al-Zr（CO-,3-）-,2-體系反應(yīng)合成復(fù)合材料的制備與力學性能的研究.pdf

1、本文首次研究開發(fā)了Al—Zr（CO3）2原位反應(yīng)新體系，采用熔體反應(yīng)法成功制備了內(nèi)生Al3Zr和Al2O3顆粒增強鋁基復(fù)合材料，對復(fù)合材料的微觀組織、凝固行為、反應(yīng)機制、力學性能進行了研究。 Al—Zr（CO3）2體系制備復(fù)合材料的最佳工藝參數(shù)為：起始反應(yīng)溫度900℃，反應(yīng)時間10min，反應(yīng)物加入量20％（質(zhì)量分數(shù)）。XRD和電子探針分析的結(jié)果均表明，Al—Zr（CO3）2原位反應(yīng)生成的增強相顆粒為Al3Zr和Al2O3。用

2、SEM對原位反應(yīng)生成的顆粒的大小及分布均勻性進行了評價，結(jié)果表明其顆粒平均尺寸約為0．6—0．7μ m，顆粒偏聚程度較小。對復(fù)合材料凝固界面顆粒的行為進行了研究。 對Al—Zr（CO3）2反應(yīng)體系制備（Al3Zr+Al2O3）p/Al復(fù)合材料進行反應(yīng)熱力學和動力學的分析研究。結(jié)果表明：Al—Zr（CO3）2體系能自發(fā)進行反應(yīng)合成Al3Zr和Al2O3顆粒；反應(yīng)按反應(yīng)—擴散—破裂機制進行，認為反應(yīng)過程主要受化學反應(yīng)和擴散阻力控制，

3、建立了反應(yīng)動力學數(shù)學模型，對其進行定量描述。 復(fù)合材料的室溫拉伸強度隨Al3Zr和Al2O3顆粒體積分數(shù)的增加而增大，和基體相比得到了明顯的提高。對于（Al3Zr+Al2O3）p/Al復(fù)合材料，當其顆粒體積分數(shù)為10vol％時，復(fù)合材料的抗拉強度和屈服強度分別為148．3MPa和110．5MPa，延伸率先升后降，拉伸斷口呈塑性斷裂。對于（Al3Zr+Al2O3）p/ZL101A復(fù)合材料，當其顆粒體積分數(shù)為10 vol％時，抗拉強

4、度和屈服強度分別為260．7MPa和182．4MPa，延伸率呈下降趨勢，顆粒體積分數(shù)增加時拉伸斷口準解理斷裂的傾向越強。復(fù)合材料的強化機制主要有四種，即位錯強化、增強相彌散強化、固溶強化和細晶強化。 用原位拉伸實驗觀察了復(fù)合材料裂紋的萌生和長大過程，Al3Zr和Al2O3顆粒產(chǎn)生的位錯引起了界面處的應(yīng)力集中，裂紋隨載荷增大而形成、長大。裂紋的長大是有選擇性的，由于增強顆粒微觀分布上的不均勻，使裂紋沿貧顆粒區(qū)偏轉(zhuǎn)。 最后首