Al-Mg-Ti复合材料的制备及组织性能研究

发布时间：2020-07-20 21:51

【摘要】：本文以纯Al为基体,添加Mg和Ti元素,采用粉末冶金法以一定的烧结工艺制备了Al-Mg、Al-Ti二元系复合材料和Al-Mg-Ti三元系复合材料。通过改变Al-Mg-Ti复合材料的烧结温度和成分配比,利用XRD、SEM、EDS等技术研究物相组成、微观组织及对复合材料力学性能的影响;利用CHI600E电化学工作站对复合材料的电化学性能进行测试,通过对极化曲线和阻抗谱的对比分析,研究复合材料的耐蚀性能;对复合材料进行腐蚀摩擦磨损试验,通过测试开路电位和摩擦系数的变化规律计算体积磨损率,探讨复合材料的磨蚀机理。实验结果如下:(1)Al-Mg-Ti三元系复合材料中有Al_(18)Ti_2Mg_3三元相生成,三元系复合材料的微观组织结构和力学性能较二元系复合材料有较大的改善。(2)Al-Mg-Ti三元系复合材料中,Mg/Ti加入量比值影响着物相形貌尺寸的变化,Mg含量的增加,促使显微组织往条状方向生成并长大,不利于改善复合材料的拉伸性能。烧结温度的提高使复合材料变得更加致密,当烧结温度为750℃时,Al-5Mg-5Ti复合材料的抗拉强度达到了176Mpa。(3)动电位极化测试中,Al-7.5Mg-5Ti复合材料的腐蚀电位最正,腐蚀电流密度最小。极化曲线和阻抗谱的研究结果一致,Al-7.5Mg-5Ti复合材料的耐蚀性较好。(4)干摩擦性能测试中,Al基体中Mg元素有利于复合材料耐磨性的增强。复合材料的摩擦系数随着载荷的增大而变大。(5)腐蚀磨损试验中,结合摩擦系数和体积磨损率的分析,结果表明腐蚀是造成材料损失的主要影响因素,其中Al-5Mg-7.5Ti复合材料的体积磨损率最小。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB331;TF125.22
【图文】：

枝晶,金属间化合物,Mg含量,二元相图

湖北工业大学硕士学位论文现有工程金属中，Mg 是铝合金中常用的金属间化合物添加元素之一。Al-Mg合金的相图如图 1.1（a）所示，从相图中可以看出，Al-Mg 系合金具有很宽的凝固区间，其富 Al 端和富 Mg 端均存在共晶反应，分别为液相→α-Al+β-Al3Mg2(富Al 端)以及液相→α-Mg+γ-Al12Mg17(富 Mg 端)。Al-Mg 合金相图中间比较复杂，存在着包析和共析反应，但是目前仍存在一些争议。当 Mg 成分少于 38.5at.%时，平衡凝固合金形成 α-Al 与 β 相。当 Mg 成分大于 58.62at.%时，合金平衡凝固形成 α-Mg 与 γ 相；介于二者之间则由 β 相与 γ 相组成。Al3Mg2一般称为 β 相，是一种复杂的面心立方结构金属间化合物，其 Mg 的含量约为 38.5at.%，也可以表达为 Al140Mg89，晶胞原子数为 1168，晶格常数为 2.824nm。

流程图,研究方案,流程图

研究方案流程图

SEM图,金属粉末,表面形貌,硬脂酸镁

湖北工业大学硕士学位论文第 2 章试验材料、设备及研究方法2.1 试验材料以纯 Al 为基体，添加不同含量的 Mg、Ti，采用粉末冶金法制备不同成分的Al 基复合材料。原料为铝粉（纯度为 99%，粒度为 100~200 目）、镁粉（纯度为99 %，粒度为 100~200 目）、钛粉（纯度为 99.99%，粒度为 300 目）和硬脂酸镁，其中硬脂酸镁作为成型剂，在预压过程中也可以防止与金属模具粘连，利于脱模。金属粉末的 SEM 照片如图 2.1 所示。

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