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AlFeVSi合金及AlFeVSi/SiC〈,p〉复合材料组织性能研究

专 业: 材料加工工程
关键词: AlFeVSi合金 抗拉强度 力学性能 微观组织 机械球磨 快速凝固气雾化法
分类号: V252.22
形 态: 共 71 页 约 46,505 个字 约 2.225 M内容
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内容摘要


本文采用快速凝固气雾化法制备了8000系列耐热铝合金AlFeVSi合金粉末,通过粉末冶金工艺和机械球磨工艺,制备得到了AlFeVSi合金和AlFeVSi/SiCp复合材料,采用金相、XRD、EDS、TEM等分析测试手段对AlFeVSi粉末以及AlFeVSi块体合金和AlFeVSi/SiCp复合材料的微观组织进行了分析和研究,并测试了AlFeVSi合金及其AlFeVSi/SiCp复合材料的常温和高温力学性能。

在AlFeVSi合金研究基础上,探索改变合金成分,通过加入AlCuMg粉末或者Ti粉,采用相同工艺制备了AlFeVSi-AlCuMg合金及其AlFeVSi-AlCuMg/SiCp复合材料,同时还制备了AlCuMg-Ti合金及其AlCuMg-Ti/SiCp复合材料,测试了制备合金及其复合材料的常温和高温力学性能。

AlFeVSi合金的制备和研究结果表明:

快速凝固气雾化法制备得到AlFeVSi合金粉末有大量的、弥散分布的、球形Al12Fe,V3Si相,Al12Fe,V3Si相是合金中的主要析出相和强化相。

实验制备Al-7.71Fe-1.34V-2.06Si合金常温下平均抗拉强度为323MPa,断后伸长率为18.8%;315℃下抗拉强度为158MPa,断后伸长率为11.5%;制备Al-7.71Fe-1.25V-2.06Si合金常温下平均抗拉强度为350MPa,断后伸长率为15.4%;315℃下抗拉强度为152MPa,断后伸长率为10.8%。

快速凝固AlFeVSi合金在250℃左右具有“中温脆性”的特性,此时快速凝固AlFeVSi合金的拉伸延性有明显的降低,合金的韧塑性变差。

对合金微观组织的观察以及不同温度下压缩实验结果表明:

机械球磨可以改善AlFeVSi合金组织,使得AlFeVSi合金的强度指标在各温度上均大幅度上升,同时由于引入了大量的组织缺陷,使得AlFeVSi合金的塑性指标下降。

AlFeVSi/SiCp复合材料的制备和研究结果表明:

SiC增强颗粒加入AlFeVSi合金基体制备得到耐热铝基复合材料,可以提高材料的抗拉强度、屈服强度、压缩强度等强度指标,但是复合材料的延伸率有所降低。

实验制备得到的粒径7μmSiC颗粒强化AlFeVSi/SiCp复合材料常温下平均抗拉强度为442MPa,断后伸长率为4.6%;315℃下抗拉强度为199MPa,断后伸长率为3.0%。

随着温度的升高,基体合金与复合材料都下降,复合材料强度下降的速度略微大于基体合金。

但是在各实验温度下,复合材料的强度均显著大于基体合金,即制备得到AlFeVSi/SiCp复合材料相比较基体合金在各温度下均保持了良好的增强效果。

本文认为在一般情况下,认为σc=fσm、P、dp、Vp、ψ、φ、I,在本节实验中,采取了同一制备方法和同种增强颗粒后,影响实验结果的最主要因素是增强颗粒大小dp和增强颗粒体积分数Vp,其中由于dp可以选择的范围有较大的数量级,不同的选择甚至可以改变材料的增强机制,因而也影响特别大。

对AlFeVSi-AlCuMg合金以及AlCuMg-Ti合金及其SiCp增强复合材料的研究表明:

实验制备AlFeVSi-AlCuMg合金屈服强度在常温下与AlFeVSi合金的力学性能相当,随着温度升高,AlFeVSi-AlCuMg合金的强度下降的很快,在高温下AlFeVSiAlCuMg合金的强度显著低于AlFeVSi合金。

本实验设计AlFeVSi-AlCuMg合金中由于含有较多的AlFeVSi合金,在韧塑性能上具有与AlFeVSi合金相同的“中温脆性”的特征,在100~175℃合金的韧塑性变差。

二者的SiCp增强复合材料在实验各温度下其强度性能均有所提高而塑性性能有所下降..……

全文目录


文摘
英文文摘
引 言
1.文献综述
1.1耐热铝合金研究现状及其应用前景
1.1.1耐热铝合金研究发展的迫切性
1.1.2耐热铝合金制备原理
1.1.3现有快速凝固耐热铝合金
1.1.4 AlFeVSi系快速凝固耐热铝合金
1.1.5快速凝固耐热铝合金的研究开发与应用前景预测
1.2快速凝固耐热铝合金制备技术
1.2.1平流铸造法
1.2.2雾化法制备粉末
1.2.3喷射沉积法
1.2.4快速凝固耐热铝合金粉末的固结成型及后续加工工艺
1.3颗粒增强金属基复合材料
1.3.1金属基复合材料及其快速发展
1.3.2颗粒增强AlFeVSi耐热铝基复合材料
1.4机械球磨/机械合金化技术
1.4.1机械球磨原理
1.4.2机械球磨在AlFeVSi耐热铝合金中的应用
2.实验材料与实验方法
2.1实验用合金及增强颗粒
2.2实验设备与仪器
2.3机械球磨
2.4真空热压
2.5热挤压
2.6显微组织分析
2.7力学性能测试
3.耐热铝合金的制备及其组织性能
3.1合金设计
3.2 AlFeVSi合金粉末特征
3.2.1AlFeVSi合金原始粉末特征
3.2.2AlFeVSi原始粉末机械球磨后特征
3.3耐热铝合金制备以及性能测试
3.3.1合金挤压棒材的制备
3.3.2常温以及高温力学性能测试
3.3.3微观组织观察
3.4AlFeVSi合金微观组织
3.4.1AlFeVSi合金金相组织
3.4.2AlFeVSi合金XRD谱和TEM像及其分析
3.4.3本节小结
3.5挤压态耐热铝合金力学性能
3.5.1AlFeVSi合金性能
3.5.2AlFeVSi-AlCuMg合金性能
3.5.3AlCuMg-Ti合金性能
3.6本章小结
4.SiC颗粒增强耐热铝基复合材料的制备及其性能分析
4.1复合材料制备及性能测试
4.1.1复合材料设计
4.1.2复合材料挤压棒材制备
4.1.3复合材料性能测试
4.2AlFeVSi/SiCp复合材料组织
4.3复合材料力学性能测试及分析
4.3.1 AlFeVSi/SiVp复合材料性能
4.3.2 AlCuMg-AlFeVSi/SiCp复合材料力学性能
4.3.3 AlCuMg-Ti/SiCp复合材料性能
4.4本章小结
结 论
参考文献

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中图分类: > V252.22 > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 金属材料

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