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                原位生成TiB_2Al-Si-Mg復合材料的組織與性能

                發布日期:2018-04-02 來源: 不銹鋼產業網 查看次數: 289 作者:
                核心提示:  原位生成TiB2/Al-Si-Mg復合材料的組織與性能①韓延峰,劉相法,邊秀房(山東大學材料液態結構及其遺傳性教弒仙艦發出強烈育部重點。熔體處於液態時,由於TiB2粒子尺寸但是嘴卻是樂呵呵細小,根據Stoks公式可知,TiB2

                  原位生成TiB2/Al-Si-Mg復合材料的組織與性能①韓延峰,劉相法,邊秀房(山東大學材料液態結構及其遺傳性教育部重點。熔體處於液態時,由於TiB2粒子尺寸細小,根據Stoks公式可知,TiB2粒√子在幾個小時內將均勻地懸浮在熔體中。當凝固『開始後,由於Sr的作用將使a(Al)作為先析相先行析出。而TiB2粒子和合金熔體熱傳導系數之比Kp/Km< 1,根據Zubko的研究以及TiB2表面未嗤又兩塊巨大能形成富Ti層,此時【大量的⊙TiB2粒子將被所“吞食”。由於a(Al)的析出,界面前沿的熔體將由近共晶成分變為過共晶成分,隨後結晶時就會出現一些初晶Si,使得被“排出”的TiB2粒子與其※交織在一起(如(b))。而對都已經遠超常人了於大量處於共晶區TiB2粒子被排出到凝固界面前沿後,必然會對Al和Si的雙向擴散產生阻礙作用,從而使a(Al)的生長受到“阻擋”,使得原先較粗大的a(Al)得到細化,如所示。TiB2粒子之所以能引起a(Al)細化,不排除一部分TiB2粒子所起的異質核心的作用,但作者認為最重要鐺的原因是TiB2粒子的“阻擋”作用。隨著TiB2粒子數量〓增加,其引起的“阻擋”作用越大,a(Al)的細化程度也越顯☆著;而且a(Al)與共晶區的界面變得凹凸不平,這從一個側面證明了作者觀點是合理的。隨著組織中共晶區的擴大,TiB2粒子在整◣個組織中的分布更加彌散和均勻,這正是作者選擇近共晶成〓分Al-Si-Mg合金的另一◤個重要原因。

                  2.2.2熱處理(T6)對復合材料微觀組織的影響由於TiB2粒子的存在,使得熱處理對復合材料的微觀組織產生巨大ㄨ的影響,如所示。熱處理前呈連續棒狀的卐共晶Si,在熱處理後變為孤立的顆粒狀,這為共晶Si的球化處理提供了一種新思路。鑄態下她一直在身邊共晶Si的平面♂形貌為連續的棒狀,其立體形貌為珊瑚狀,本身就存在很多↓薄弱區域如分枝的根部等。又由於TiB2粒子的存在,共晶Si的生長也會受到它的阻擋,從而使共晶Si表面變得更加凸凹不平,存在的薄弱區域增加。在熱處理的加熱、保溫階段,薄弱區域的共晶Si就會溶解固溶到基體中,從而使共晶Si發生解離,從原先的連續棒狀變為▲孤立顆粒狀,而固溶到基體◇中的Si在隨後的時效過程中也會以顆恐怕粒狀析出。

                  2.復合材料的力學性能2.3.1鑄態復合材料的力學性能TiB2粒子的存在必然會對材料的力學性能產生一⌒定的影響,其影響如所示。從中可以看出,TiB2粒子可顯著提高復合材料的室溫抗拉強度,且隨著TiB2粒子含量的ㄨ增加,提∮高幅度也隨之加大。當TiB2粒子含◥量為6%時,TiB2/ZL104復合材料的室溫抗拉強度外可達296MPa,比基體強度270MPa提高了14.7%.在抗拉強度提高的同時,材料的延∴伸率不僅沒有下降,反而呈提高的∞趨勢,這可從所示的試樣斷口由韌窩組成這一事實得以證明。

                  TiB2粒子之所以能提高材料的強度,首先是由於材料♀受載時,位錯與TiB2粒子相互作用所產生的彌散強化。另一個原因是由於TiB2粒子和基體的熱膨脹系數的差※異,在TiB2粒子周圍產生大量的附加位錯,從而引起抗拉強度大幅度提高。如上所述TiB2粒子引起(Al)的細化使晶粒☆尺寸減小。根據Hall-Petch公式(式(3)),可見細晶︽強化是一種重要的強化機制。

                  當於單晶〖體金屬的屈服強度;d為各晶粒的平均直徑;K為表征晶界〖對強度影響程度的常數。

                  復合材料在強度提高的同¤時,塑性和韌性反而略有提高。其原因主要是晶粒細化引起材料塑韌性的∑改善,以及TiB2粒子引起的組織織中共晶Si及其自身的均勻化。這兩方面對塑韌性@ 的改善抵消』了由於TiB2粒子存在所引起的韌性下降,就使得材料的延伸率略有提高。

                  2.3.2熱處理對復合材▽料力學性能的影響熱處理對復合材料微觀組織【的改變必會對№材料的力學性能產生影響,如所示。從圖中可以發現熱處理可使6%TiB2/ZL104復合材料的室溫抗拉強度由原先的296MPa提高至386MPa提高幅度達30%而且延伸率仍為5%.強度※提高幅度如此之大,主要原因是固溶◥共晶Si在基體▆上的析出以及時效時大量第二相的彌散析↑出。而延伸率仍保持在塑性範圍,這主△要是由於原先呈連續棒狀的共晶Si變為孤立顆粒狀,從而引ㄨ起對復合材料塑性和韌性的改善。

                  3結論原位生成」的TiB2粒子呈細小等軸狀,尺寸都小№於Lum,大多數TiB2粒子均勻分∑ 布在共晶組織中,與共晶Si交織在一起,而在a(Al)中√只有少量的TiB2粒子。熔體凝固時,大量的TiB2粒子被排出築基後期實力到凝固前沿,其對(Al)的阻擋作用◢使a(Al)細化,且使組織中∮的相分布更加均勻。

                  TiB2粒子可以顯著提︼高復合材料的室溫抗拉強度,且隨著TiB2粒子含量的提高,強化幅度隨之增加,而卐且強化後的材料仍屬於塑性材料。6%TiB2/ZL104復合材料室溫抗拉強度可達296MPa比基體強度提高了14.7%,而且延伸率為5.4%.熱處理(T6)可以使鑄態下呈連續棒狀的共晶Si發生解離,變為孤立的顆粒狀,並使6%TiB2/ZL104復合話材料室溫抗拉強度提高30%,達386MPa而延伸率▼為5%,仍屬於韌性材料。

                  (中國有色金屬學報)19999(4)744-747. YANGPing(楊平)原位生成鋁基復合材料凝固組織中TiB2 QIGuang-hui(齊廣慧)。A-Si合金宏觀晶粒的尺寸』突變與結構演↘化。ActaMetallurgicaSinica(金屬學FANGXin-xian(方信賢)熔體直接反應生成TiB2對ZL101矽相形貌⌒ 及變質劑變質效果的影響SpecialCastingNonferrousAlloys(特種鑄造 之前出手幫助離風及有色合金),1999(編輯朱忠國)

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