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原位颗粒增强A356基复合材料在航空、汽车、电子等领域具有广泛应用前景。本文采用微合金化及高能超声协同作用Al3Ti/A356复合材料,优化原位Al3Ti颗粒的形貌、大小和分布,提高Al3Ti/A356复合材料的综合力学性能。
A356-K2TiF6体系所制备的Al3Ti/A356复合材料的分析结果表明:在反应温度为750℃,反应时间为10min时反应生成的Al3Ti颗粒形貌为块状或正方形,颗粒尺寸大部分在1~2μ,少部分在2~5μm的范围内,颗粒呈弥散分布。
稀土La和Ce对Al3Ti/A356复合材料微观组织的影响结果表明:稀土的加入使Al3Ti颗粒尺寸由2~5μm细化到了1~2μm,颗粒分布更加均匀,形貌也由大块状变为小块状和颗粒状。
微合金化处理的Al3Ti/A356复合材料微观组织研究结果表明:加入0.2%Al-10Sr、0.2%Al-5Ti-B和1%Al-10Mn后,Al3Ti增强颗粒形貌由大块状变为小块状和颗粒状,尺寸为1~2μm,分布更佳均匀。同时,基体A356晶粒得到了细化,初生硅相钝化,消除了铁相的掺杂。
高能超声处理的Al3Ti/A356复合材料微观组织研究表明:在0.70kW超声功率下,作用时间为2min时,颗粒尺寸细化效果最显著,为0.5~1μm,形貌主要为小块状和粒状。
Al3Ti/A356复合材料的室温拉伸试验结果表明:复合材料的抗拉强度、伸长率分别为185MPa、3.5%,比基体A356合金的160MPa、3.1%,提高了15.6%,12.9%。添加0.15%La和0.15%Ce后,复合材料的抗拉强度为210MPa,伸长率为4.3%,比未添加稀土的复合材料分别提高了13.5%和22.9%。微合金化处理后,复合材料的抗拉强度从210MPa上升到235MPa,增长了11.9%;伸长率从4.3%上升为4.7%,提高了9.0%。在原位反应过程中施加高能超声,复合材料的抗拉强度从235MPa上升到267MPa,增长了13.6%;伸长率从4.7%上升为5.3%,提高了12.8%。