電渣重熔法原位制備鋁基復合材料的研究.pdf

1、本文創(chuàng)新性的采用電渣重熔（ESR）工藝成功制備了TiB2/Al和Al3Ti/Al復合材料，將參加原位反應(yīng)的氟鹽和精煉劑作為渣劑建立渣池，通過自耗電極鋁棒與渣池接觸形成鋁熔滴與氟鹽發(fā)生原位反應(yīng)從而獲得增強相顆粒。借助光學顯微鏡、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射儀(XRD)、能譜儀(EDX)等材料檢測設(shè)備和手段分析了復合材料以及渣皮的物相和顯微組織形貌，重點研究了不同的渣劑成分，電制度對原位制備過程的影響，對原位合成工藝的穩(wěn)定性和均勻性

2、進行了驗證，討論了ESR工藝對原位合成過程的作用機制，考察了不同增強體積分數(shù)復合材料力學性能，并分析了復合材料強化機制。研究表明：
　　采用ESR工藝原位制備 TiB2/Al和Al3Ti/Al復合材料在工藝上是可行的, KBF4和K2TiF6不適合單獨作為渣劑，以(KCl+NaCl+Na3AlF6)和(KBF4+K2TiF6)共同作為渣劑時，會有大量的TiB2生成；TiB2顆粒彌散分布，部分偏聚在晶界處；Al3Ti粒子均勻分布，呈

3、現(xiàn)出短棒狀、長條狀和小塊狀三種不同的形貌。
　　熔煉時間隨著熔煉電流的增大而減小，渣池溫度隨著熔煉電流的增大而升高。通過微觀組織分析，確定了熔煉電壓為15V下的最佳熔煉電流為600A，此時氟鹽反應(yīng)最為充分，TiB2粒子分布均勻。ESR原位反應(yīng)存在非穩(wěn)定性和非均勻性，在渣池形成過程中容易產(chǎn)生夾渣和表面渣溝；由于原位反應(yīng)過程中渣池中的鈦鹽不斷消耗，熔煉時間較短，Al3Ti來不及擴散，導致制備的復合材料錠子中Al3Ti粒子出現(xiàn)了自下而上

4、由濃變疏分布不均，中間部位Al3Ti粒子呈短棒狀，上部Al3Ti粒子為片狀。
　　ESR工藝通過電極末端、金屬熔滴和金屬熔池與渣池的三個階段的接觸，改善了原位反應(yīng)中反應(yīng)物之間的接觸面積，同時由于受到電磁力，電動力等多種力的綜合作用下，渣池的劇烈攪拌運動加劇了渣金界面的更新，極大的提高了原位反應(yīng)效率，促進了鹽渣與TiB2粒子的分離。獲得的棒狀A(yù)l3Ti平均尺寸為5μm，遠小于傳統(tǒng)鑄造法制備的Al3Ti尺寸。
　　TiB2/Al