低密度复合铝合金制备及组织演变过程研究

发布时间：2020-04-08 03:34

【摘要】： 铝基复合材料以其比强度和比模量高,耐磨性、阻尼性及导热性好,热膨胀系数小等优异性能,在航空航天、军事、汽车、电子信息和高速机械等领域具有广阔的应用前景。随着工艺的不断成熟,有些铝基复合材料已经实现了商业化,广泛应用于上述领域,为行业的发展提供了有力的支持。本论文基于降低合金密度从而提高复合铝合金的比强度、比刚度目的,采用相变扩散复合技术路线,通过粉末冶金方法制备轻质铝基复合材料,探索获得低密度复合铝合金的有效途径。利用真空热压烧结实现了对Al-15%Mg合金、Al-15%Mg-x%Cu合金、Al-23%Ti合金的成型,通过尝试最终确定出Al-15%Mg合金合理热压成型工艺参数。探讨了机械合金化对粉体的影响。对复合铝合金进行XRD及EDS分析,研究了不同工艺条件下的复合铝合金组织。对相变扩散过程中的组织形成特征及过程进行了深入的分析,通过压缩试验确定复合铝合金力学性能。粉体在机械合金化过程中经磨球的碰撞、挤压,重复的发生变形、断裂、焊合、原子间相互扩散,从XRD衍射谱图的变化可以看出Al-Mg发生了相变,Cu元素的引入,能够抑制合金化速度。 XRD及EDS分析表明,热压过程中,随时间的延长,两种粉体发生互扩散,首先在Mg颗粒边缘形成γ相,而后随扩散的进行γ相转变为β相,Mg颗粒由外向内不断的形成γ相,而后不断的转变为β相,直到全部生成β相。在该合金中生成的β相能够使材料的强度得以提高,然而如果随温度的变化,β相以极其细小颗粒的形式析出则会使材料的性能下降,通过固溶处理的方法可以改善材料的力学性能。对样品的力学性能进行了测试,结果表明,高镁铝合金具有较低的密度、较高的强度和较好的塑韧性。致密度为98%的Al-15wt.%Mg合金的实测密度仅为2.46g/cm3,抗压强度为420.9Mpa。引入Cu元素的Al-15%Mg-x%Cu合金经热处理后抗压强度可达695MPa,理论密度只有2.5g/cm3,其比强度大幅度提高。
【图文】：

SEM形貌,粉体,SEM形貌,形貌

虑其与铝基体在反应时能形成圆形或近圆形的生成相，这样就能在减小材料密度的同时对基体性能的影响较小。图2.1 实验用粉体的 SEM 形貌(a) 纯铝粉的 SEM 形貌 (b) 纯镁粉的 SEM 形貌 (c) 纯钛粉的 SEM 形貌(a)(b) (c)

合金相图,合金相图

Al-Mg合金相图
【学位授予单位】：沈阳航空工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG146.21

【参考文献】