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本文利用挤压铸造法制备了体积分数为20﹪的Si3N4w/4032Al复合材料。复合材料室温拉伸试验是在Instron拉伸机上进行。利用差示扫描量热技术(DSC)和维氏硬度计研究了Si3N4w/4032Al复合材料及4032Al合金析出序列及显微硬度变化。用DSC以不同加热速率,测定了Si3N4w/4032Al复合材料和4032Al合金固相线温度。研究了液相转变体积分数与温度的关系。利用SEM、EPMA、XRD、TEM、EDS及光学显微镜研究了材料的微观组织。高温压缩试验在Gleeble-1500热模拟机上进行。
根据Al-Si二元相图,4032Al合金组织主要包括初晶铝及共晶铝硅组织。试验结果表明,Si3N4晶须的加入使初晶铝和共晶铝硅组织得到细化,同时使初晶铝由枝晶状变为等轴状,共晶硅由片状变为粒状。
Si3N4w/4032Al复合材料和4032Al合金的压缩性能以真应力-真应变来描述,应变速率选择10-3~100s-1,温度区间为30~600℃。系统地研究了压缩变形参数,如应变速率、温度对机械性能的影响。
压缩变形行为研究结果表明,Si3N4w/4032Al复合材料流变应力随着压缩温度升高而降低,而随应变速率增加而升高。Si3N4w/4032Al复合材料和4032Al合金流变应力差值随温度增加而逐渐减小。复合材料高温压缩变形特点是存在明显的应变软化现象,这主要与变形过程中晶须的转动、折断、基体合金的动态回复再结晶、变形过程中绝热现象等因素有关。
4032铝合金在560℃压缩变形过程中,晶界处发生了局部熔化,使共晶铝硅的含量明显降低。同时,初晶铝枝晶粗化。在580℃压缩变形过程中,由于共晶铝硅组织熔化,在试样边缘发生液相被挤出现象。
本文还研究了Si3N4w/4032Al复合材料及4032Al合金半固态压缩变形行为。研究了液固两相区保温时间和流变应力之间的关系。