氬弧熔化制備高TiC含量增強(qiáng)Al基復(fù)合材料的研究.pdf

1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterResearchonhighcontentTiCReinforcedAluminumCompositebyTIGMeltingByConghuiLuSupervisor：AssociateProfWenboTangMaterialsProcessingEngineeringSchoolofMaterialsSciencean

2、dEngineeringApirl2014摘要摘要為了獲得高陶瓷相含量的Al基復(fù)合材料，在石墨坩堝中采用氬弧熔化TiC、Al、Ti和石墨粉末壓塊的方法制備了高TiC含量(k50wt％)增強(qiáng)的～基復(fù)合材料，運(yùn)用DSC、XRD、OM、SEM和EDAX等分析手段，研究了有外加TiC時(shí)A1TiC體系反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)，分析了內(nèi)生TiC顆粒的形成機(jī)制和外加TiC的作用，并測試了硬度和耐磨性，探討了高TiC含量的Al基復(fù)合材料組織性能的影響因素及

3、制備過程中存在的問題與對(duì)策。通過研究發(fā)現(xiàn)，在氬弧熔化制備高TiC含量增強(qiáng)舢基復(fù)合材料過程中，原位生成TiC的反應(yīng)過程是極其復(fù)雜的。TiC主要由A13Ti與溶解在～液中的碳原子反應(yīng)生成，或者由A14C3與溶解在Al液中的鈦原子反應(yīng)而生成。當(dāng)溫度超過1300℃左右時(shí)，中間產(chǎn)物A14C3、魁3Ti完全消失。試驗(yàn)結(jié)果表明，有外加TiC的試樣，基體中存在原位生成的TiC小顆粒和外加TiC大顆粒的共同作用；而沒有外加TiC的試樣，基體中TiC顆粒大

4、小及分布較均勻，但顆粒尺寸較有外加TiC試樣中原位生成的TiC顆粒要大。通過分析可知，外加的TiC對(duì)A1TiC體系劇烈的放熱反應(yīng)起到一定的抑制作用，并對(duì)內(nèi)生TiC顆粒的過分長大、破碎有很大的改善作用。在制備工藝參數(shù)選擇方面，氬弧電流最適宜在150A，氬弧持續(xù)時(shí)間最適宜為20s，在此參數(shù)時(shí)，反應(yīng)較完全，TiC顆粒尺寸較適中。而在同樣大小的電流下，交流相對(duì)直流正接來說，試樣在整個(gè)過程中獲得的總熱量要小，試樣中舢TiC體系的反應(yīng)過程及TiC顆

5、粒的長大過程要滯后一些。另外，氬弧熔化制備的高TiC含量增強(qiáng)Al基復(fù)合材料克服了以往低TiC含量(Swt30％)增強(qiáng)甜基復(fù)合材料中含有A13Ti、A14C3等中間產(chǎn)物難以反應(yīng)完全的缺點(diǎn)，硬度和耐磨性大大提高。60wt％TiCp／AI復(fù)合材料(30％外加TiC)的硬度較L1060鋁合金提高了7倍左右，較20％TiCJAl復(fù)合材料提高了4倍左右；耐磨料磨損性能較L1060鋁合金提高了4倍左右，較20％TICD／越復(fù)合材料提高了2倍左右。關(guān)鍵