塑性變形對原位復合材料微結構影響研究

1.29萬字 35頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)

摘要 以K2ZrF6—Al為反應體系，采用熔體反應法制得原位自生8wt%的Al3Zr/6063Al復合材料。Al3Zr/6063Al具有增強相顆粒細小且與基體結合良好的特點。但是，其在微觀尺度上仍存在顆粒團聚，且容易在澆鑄過程中產(chǎn)生缺陷。攪拌摩擦加工作為新型的加工工藝，可以消除鑄造產(chǎn)品中的縮松、縮孔等缺陷，還可以細化晶粒，進而提高材料性能，已在航空等工業(yè)領域得到廣泛應用。本文采用不同的攪拌頭轉速（800、1000、1200、1400r/min）加工制得的復合材料，通過光鏡、掃描電子顯微鏡（SEM）及透射電子顯微鏡（TEM）系統(tǒng)研究加工前后及不同轉速下組織形態(tài)、微觀結構的變化，探討晶粒細化機制，探究最佳的加工參數(shù)。微觀結構分析表明，攪拌摩擦加工能顯著改善原位自生鋁基復合材料的組織結構。在加工過程中材料塑性變形劇烈，發(fā)生動態(tài)再結晶過程，因此加工后晶粒細小，由加工前的60~150μm細化為20μm左右的等軸晶；增強相顆粒分布均勻，且轉速越快，細化越明顯，在轉速為1400 r/min下，增強顆粒尺寸由加工前的80~400μm細化為0.1~0.5μm，效果顯著。
在力學性能方面，攪拌摩擦加工后，材料的硬度較加工前均得到提高，轉速為1000r/min下，增幅最大，由加工前的36.10HBW變?yōu)?3.01HBW，達19%；抗拉強度、塑性同樣得到提升，在1400r/min下增幅最大，分別為92%、61%；彈性模量在1200r/min時增幅最大，為103%。攪拌摩擦加工前，材料的磨損機制主要為粘著磨損，F(xiàn)SP后磨損機制主要為磨粒磨損，耐磨性也得到提高。


關鍵詞：攪拌摩擦加工；原位Al3Zr/6063；微觀結構；力學性能