原位TiB2顆粒增強(qiáng)6063鋁基復(fù)合材料的制備及導(dǎo)熱性能研究

2.1萬字 41頁 原創(chuàng)作品，獨(dú)家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要本實(shí)驗(yàn)采用直接反應(yīng)法，以6063鋁合金為基體，Al-TiO2-B2O3為反應(yīng)體系成功制備出TiB2顆粒增強(qiáng)6063鋁基復(fù)合材料，優(yōu)化了制備工藝。利用XRD、OM、SEM、EDS等測(cè)試手段，研究了各種參數(shù)對(duì)復(fù)合材料的影響，分析了復(fù)合材料顆粒的顯微組織，并研究了顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能和相關(guān)力學(xué)性能。研究表明在740℃下可以制備TiB2/6063鋁基復(fù)合材料。增強(qiáng)相的形貌與分布與反應(yīng)溫度和反應(yīng)物的體積分?jǐn)?shù)等因素密切相關(guān)，反應(yīng)體系最佳反應(yīng)時(shí)間為15min，TiB2增強(qiáng)相的加入會(huì)細(xì)化基體晶粒尺寸，并且當(dāng)增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)為3vol%時(shí)，基體晶粒平均大小為30μm。球磨工藝中，球磨時(shí)間過短會(huì)導(dǎo)致粉末混合質(zhì)量差成分強(qiáng)烈偏聚，但時(shí)間過長時(shí)粉末的形變加劇顆粒分布的均勻性反而略有所下降；同時(shí)球磨轉(zhuǎn)速也不能太低，不然無法充分碰撞，但轉(zhuǎn)速過高粉末會(huì)有粘結(jié)趨勢(shì)，所以在課題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中 球磨時(shí)間為0-10h，轉(zhuǎn)速為200-300rmp。顆粒粒徑不同復(fù)合材料熱導(dǎo)率也不同隨著其粒徑增大復(fù)合材料材料熱導(dǎo)率呈增加趨勢(shì)；近球形顆粒的復(fù)合材料熱導(dǎo)率要大于不規(guī)則形的復(fù)合材料熱導(dǎo)率；界面對(duì)復(fù)合材料的熱導(dǎo)率影響顯著隨顆粒界面氧化層厚度的增加熱導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)且下降幅度較大但其幅度隨厚度的增加呈變小的趨勢(shì)。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度隨著TiB2顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加而增加。對(duì)于6063鋁基體而言，基體材料斷口表現(xiàn)出準(zhǔn)解理斷裂和小部分韌窩斷裂混合型斷裂特征。隨著增強(qiáng)顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的拉伸斷口由混合型斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)轫g窩斷裂。顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制主要為細(xì)晶強(qiáng)化和熱失配應(yīng)力協(xié)同作用強(qiáng)化。


關(guān)鍵詞：顆粒增強(qiáng)；TiB2/6063；鋁基復(fù)合材料；球磨工藝；抗拉強(qiáng)度