原位自生6063-TiB2鋁基復(fù)合材料攪拌摩擦加工的研究.pdf

1、相比傳統(tǒng)復(fù)合材料，原位自生復(fù)合材料正受到越來越多的關(guān)注，其具有諸多傳統(tǒng)復(fù)合材料難以具有的優(yōu)勢：如基體與增強相之間結(jié)合良好，不良界面反應(yīng)較少，界面清潔，原位生成的增強相能有效避免外加增強相顆粒的尖角應(yīng)力集中等弊端。近年來，經(jīng)由沸鹽法原位生成的6063/TiB2鋁基復(fù)合材料由于其優(yōu)良的性能表現(xiàn)，正逐漸成為研究的熱點，其在耐磨性能，拉伸性能，抗蠕變性能方面展示了廣泛的應(yīng)用前景，而如何進一步提高該材料的力學(xué)性能以拓展其工業(yè)應(yīng)用范圍也備受關(guān)注。通

2、過大塑性變形來細(xì)化晶粒從而提高性能表現(xiàn)正逐漸成為研究熱點。但原位生成的TiB2顆粒在鋁基體內(nèi)的分布并不均勻，而常規(guī)的大塑性變形加工往往難以有效改善TiB2顆粒的分布狀況從而限制了其力學(xué)性能的進一步提升。攪拌摩擦加工作為一種新型的固態(tài)連接加工技術(shù)，其在有效細(xì)化晶粒的同時還能有效改善二相粒子的分布情況，因而對原位生成的6063/TiB2鋁基復(fù)合材料進行攪拌摩擦加工的話，其力學(xué)性能預(yù)計能有較大幅度提升。而目前對此復(fù)合材料攪拌摩擦的加工研究有待

3、進一步深入，系統(tǒng)研究和評價該復(fù)合材料在攪拌摩擦中的變形機制和加工后的力學(xué)性能表現(xiàn)，對擴展該材料的應(yīng)用范圍，及探討如何突破鋁基復(fù)合材料性能提升瓶頸具有重要實際意義。
　　本論文采用原位合成法制備TiB2顆粒增強6063復(fù)合材料，通過選擇合適的加工參數(shù)，對6063/TiB2復(fù)合材料進行了攪拌摩擦加工，通過對宏觀力學(xué)性能及微觀組織結(jié)構(gòu)的研究得到了加工參數(shù)對攪拌區(qū)成形的影響規(guī)律。研究表明，只有當(dāng)攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度大于600 rpm時，才能獲得

4、無宏觀缺陷的攪拌區(qū)組織；而在合適的加工參數(shù)下，6063/TiB2復(fù)合材料的晶粒尺寸能從原來的幾十μm細(xì)化為幾個μm，晶粒的有效細(xì)化使其強度較之母材得到了大幅度提高。攪拌摩擦前，6063/TiB2基體中的TiB2顆粒呈現(xiàn)明顯的團聚現(xiàn)象，而攪拌后TiB2顆粒在6063基體中的分布情況得到明顯改善，并且改善程度與攪拌道次密切相關(guān)。
　　論文采用同步輻射X衍射線型分析的方法對6063/TiB2攪拌摩擦后的位錯密度，以及原位生成的陶瓷顆粒尺

5、寸分布進行了統(tǒng)計計算，進而分析了二相粒子對6063/TiB2攪拌摩擦回復(fù)再結(jié)晶的影響。
　　研究結(jié)果表明由原位反應(yīng)生成的TiB2顆粒尺寸分布較廣，微米級，納米級顆粒同時存在，其中納米級顆粒的平均尺寸大多在200nm以下，同時其整個顆粒尺寸分布較廣，與先前一些文獻(xiàn)報告原位生成TiB2顆粒尺寸分布較窄相左。先前報道的尺寸分布均由掃描電鏡，透射電鏡觀測統(tǒng)計而得，其表征范圍有限，而本論文中采用的同步輻射X衍射分析所得結(jié)果無疑更具統(tǒng)計學(xué)意義