超聲化學原位合成顆粒增強7055基復合材料及其微結(jié)構(gòu)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、7055合金是航空航天領(lǐng)域的重要材料,近年來隨著航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展,對該材料的綜合性能提出了更高的要求,進一步改性或強化7055合金已成為當前發(fā)展大飛機用材料的研究熱點和重點之一。本課題通過稀土合金化和原位顆粒強化聯(lián)合方法進一步提高7055合金的綜合性能。探索了稀土合金化對7055鑄態(tài)微結(jié)構(gòu)的影響;研究了高能超聲作用下7055Al—K2TiF6體系合成Al3Ti顆粒增強7055基復合材料以及7055Al—K2TiF6—KBF4體系合

2、成TiB2顆粒增強7055基復合材料的微結(jié)構(gòu)和機制,并采用X—射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)等現(xiàn)代分析和測試方法,分析了稀土合金化和原位顆粒增強7055基復合材料的微觀組織、相組成以及內(nèi)生顆粒的形貌、大小、分布特征。獲得的研究結(jié)果如下: 1.在7055鋁合金中添加單一稀土Y后鑄態(tài)組織得到明顯的細化,當Y加入量0.25wt.%時晶粒細化至20~30μm,并使原來骨骼狀的第二相細化,局部出現(xiàn)球化,但當Y過

3、量(≥0.25wt.%)出現(xiàn)粗化,形成Al6Cu6Y相,并呈塊狀或條狀分布于晶界;添加復合稀土(0.15wt.%Y+0.1wt.%Ce)時,晶粒進一步細化至15~20μm,晶界呈半連續(xù)分布,且較0.25wt.%Y時更為清晰、細小,共晶相尺寸顯著細化,球化的第二相增多。 2.高能超聲作用下7055Al—K2TiF6體系原位生成的增強顆粒為Al3Ti,顆粒尺寸在0.5~1.0μm之間,主要為短棒狀或小塊狀,部分為粒狀。添加單一稀土Y

4、時,Al3Ti在凝固過程析出的部分得到細化,使復合材料增強顆粒趨向均勻;當添加復合稀±0.15wt.%Y+0.1wt.%Ce時,增強相顆粒進一步細化。復合材料的重熔結(jié)果表明,隨重熔保溫時間及重熔次數(shù)的增加,Al3Ti迅速長大,且當重熔次數(shù)達到2次時顆粒數(shù)量明顯減少。一定超聲強度下(0.66kW/cm2),在1~7min范圍內(nèi),隨著超聲作用時間的增加,內(nèi)生顆粒的數(shù)量先增大后減小,尺寸先減小后增大,較佳作用時間為3min左右,此時內(nèi)生顆粒最

5、為細小,體積分數(shù)最高。對于7055Al—K2TiF6體系,在一定作用時間下(3min),,隨著超聲作用強度的增大,復合材料中的內(nèi)生Al3Ti增強顆粒尺寸顯著減小,數(shù)量也隨之減少。 3.高能超聲作用下7055Al—K2TiF6—KBF4體系原位生成的增強顆粒為TiB2,尺寸在80~100nm之間,呈六棱粒狀,部分顆粒出現(xiàn)“球化”現(xiàn)象。水淬試樣的SEM和EDS結(jié)果表明,高能超聲能顯著地促進7055Al—K2TiF6—KBF4體系的原

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