電渣重熔法原位制備鋁基復(fù)合材料的研究
本文關(guān)鍵詞：顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金的研究現(xiàn)狀，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《上海交通大學(xué)》 2011年
電渣重熔法原位制備鋁基復(fù)合材料的研究
李盼
【摘要】：本文創(chuàng)新性的采用電渣重熔(ESR)工藝成功制備了TiB_2/Al和Al_3Ti/Al復(fù)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(qiáng)相顆粒。借助光學(xué)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(fù)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)定性和均勻性進(jìn)行了驗證,討論了ESR工藝對原位合成過程的作用機(jī)制,考察了不同增強(qiáng)體積分?jǐn)?shù)復(fù)合材料力學(xué)性能,并分析了復(fù)合材料強(qiáng)化機(jī)制。研究表明: 采用ESR工藝原位制備TiB_2/Al和Al_3Ti/Al復(fù)合材料在工藝上是可行的,KBF_4和K_2TiF_6不適合單獨作為渣劑,以(KCl+NaCl+Na_3AlF_6)和(KBF4+K_2TiF_6)共同作為渣劑時,會有大量的TiB_2生成;TiB2顆粒彌散分布,部分偏聚在晶界處;Al_3Ti粒子均勻分布,呈現(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,TiB_2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,Al_3Ti來不及擴(kuò)散,導(dǎo)致制備的復(fù)合材料錠子中Al_3Ti粒子出現(xiàn)了自下而上由濃變疏分布不均,中間部位Al_3Ti粒子呈短棒狀,上部Al_3Ti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(jìn)了鹽渣與TiB_2粒子的分離。獲得的棒狀A(yù)l_3Ti平均尺寸為5μm,遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)鑄造法制備的Al_3Ti尺寸。 TiB_2/Al和Al_3Ti/Al復(fù)合材料的硬度、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度較純鋁基體有了大幅提高,5vol%TiB_2/Al和Al_3Ti/Al復(fù)合材料的布氏硬度和抗拉強(qiáng)度分別提高了75%和50%以上,但塑性下降較多。而且綜合力學(xué)性能與傳統(tǒng)混合鹽法制備法相比稍差,主要是因為在電渣熔煉過程中渣與鋁熔體沒能很好分離,部分渣劑進(jìn)入到復(fù)合材料成為有害夾雜物。拉伸斷口的主要以韌窩為主,又有部分脆性解理面,屬于混合斷裂。
【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：TB331
【目錄】：
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7 曾濤;壓力鑄造法制備陶瓷纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料[D];東南大學(xué);2004年
8 李盼;電渣重熔法原位制備鋁基復(fù)合材料的研究[D];上海交通大學(xué);2011年
9 郝旭紅;自生顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料活塞成形工藝與組織性能研究[D];重慶大學(xué);2010年
10 陳美花;SiCp/Al復(fù)合材料的制備及性能研究[D];昆明理工大學(xué);2006年
本文關(guān)鍵詞：顆粒增強(qiáng)鑄造鋁合金的研究現(xiàn)狀，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
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