納米Al2O3顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備及高速超塑性研究.pdf

1、非連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高的比強(qiáng)度和比剛度，是一種非常有應(yīng)用前景的輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料。但是由于非連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的塑性較低，使其復(fù)雜形狀構(gòu)件的塑性成形變得比較困難。因此研究非連續(xù)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的高速超塑性對(duì)復(fù)雜形狀構(gòu)件的塑性成十分重要。
　　本文利用粉末冶金法制備了納米Al2O3顆粒為5％和10%的Al2O3p/6061Al復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了熱擠壓和熱軋制變形。利用掃描電鏡、透射電鏡和拉伸試驗(yàn)方法研究了納米Al2O

2、3顆粒含量以及熱擠壓和熱軋制變形對(duì)Al2O3p/6061Al復(fù)合材料組織與性能的影響規(guī)律。利用硬度測(cè)量方法優(yōu)化了Al2O3p/6061Al復(fù)合材料固溶和時(shí)效熱處理參數(shù)。采用高溫拉伸試驗(yàn)方法研究了熱擠壓和熱軋制變形、納米Al2O3顆粒含量、變形溫度和應(yīng)變速率對(duì)Al2O3p/6061Al復(fù)合材料拉伸超塑性的影響規(guī)律。
　　采用5%的HF浸泡以及超聲波分散及機(jī)械攪拌方法對(duì)納米Al2O3顆粒進(jìn)行了清洗和分散預(yù)處理。確定了納米Al2O3顆粒

3、與6061Al基體粉末混合的最佳工藝為：球料比為10：1，轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為20小時(shí)。在燒結(jié)溫度為530℃和保壓時(shí)間為1.0小時(shí)的真空熱壓燒結(jié)條件下，制備了納米Al2O3顆粒為5%和10%的Al2O3p/6061Al復(fù)合材料，并分別在530℃和500℃溫度下對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行了熱擠壓擠壓變形和熱軋制變形。
　　微觀組織分析結(jié)果表明，熱擠壓變形和熱軋制變形提高了Al2O3p/6061Al復(fù)合材料中納米Al2O3顆粒分布的均勻

4、性；納米Al2O3顆粒含量為5%的Al2O3p/6061Al復(fù)合材料中Al2O3顆粒分布均勻性比納米Al2O3顆粒含量為10%的復(fù)合材料好。拉伸性能測(cè)試結(jié)果表明：熱擠壓變形和熱軋制變形使Al2O3p/6061Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和拉伸塑性都得到提高；納米Al2O3顆粒含量為5%的Al2O3p/6061Al復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的綜合拉伸性能。
　　利用硬度測(cè)試方法優(yōu)化了Al2O3p/6061Al復(fù)合材料的固溶和時(shí)效處理工藝參數(shù)。燒結(jié)

5、態(tài)Al2O3p/6061Al復(fù)合材料的最佳固溶處理溫度為530℃，固溶處理時(shí)間為1.5-2.0小時(shí)，時(shí)效處理工藝為：160℃時(shí)效5小時(shí)。熱擠壓態(tài)和熱軋制態(tài)Al2O3p/6061Al復(fù)合材料的最佳固溶處理溫度為530℃，固溶處理時(shí)間為1.0-1.5小時(shí)，時(shí)效處理工藝為：160℃時(shí)效4小時(shí)。
　　研究了納米Al2O3顆粒含量以及熱擠壓和熱軋制變形對(duì)Al2O3p/6061Al復(fù)合材料拉伸超塑性的影響。結(jié)果表明：納米Al2O3顆粒含量為5

6、%的復(fù)合材料比納米Al2O3顆粒含量為10%的復(fù)合材料具有較大的拉伸超塑性；熱擠壓變形和熱軋制變形使復(fù)合材料的拉伸超塑性得到提高。在溫度為500-620℃和應(yīng)變速率為0.01-1.0s-1的條件下測(cè)試了Al2O3p/6061Al復(fù)合材料的拉伸超塑性。結(jié)果表明：隨應(yīng)變速率的提高，Al2O3p/6061Al復(fù)合材料得到最大延伸率所對(duì)應(yīng)的拉伸變形溫度上升；在溫度為560℃和應(yīng)變速率為1.0s-1時(shí)，納米Al2O3顆粒為5%的熱軋制態(tài)Al2O3