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金刚石具有高硬度、高模量、低膨胀系数等特性,作为铝基复合材料增强颗粒,可显著提升复合材料的力学性能,但金刚石存在表面张力大、不润湿铝液、容易团聚等问题,导致界面结合不紧密。制备金刚石颗粒增强铝基复合材料的难点在于改善金刚石与铝液的润湿性以及颗粒在基体中的分散性。为解决金刚石颗粒和铝的润湿性以及在基体内的分散问题,本文采用金刚石化学镀镍和半固态挤压的方法制备金刚石/2A12复合材料;研究金刚石镀镍层在制备过程中的稳定性及界面反应关系、金刚石颗粒分散性及复合材料的组织,探讨半固态挤压及热处理对复合材料力学性能的影响。主要研究结果如下:(1)在金刚石/2A12复合材料的制备过程中,金刚石表面的镀镍层与金刚石结合紧密,未有脱落、疏松现象,和金刚石结合紧密;未镀镍金刚石在基体中与铝基体反应形成了Al4C3,界面关系为Diamond-Al4C3-Al;镀镍金刚石颗粒在铝基体中的界面关系为diamond-Ni-NiAl-Al;热处理工艺促进了Al-Ni之间的扩散和界面反应,界面关系为Diamind-Ni-Al3Ni-Al。(2)半固态挤压制备的复合材料内金刚石颗粒的分散性得到了显著改善,与铸态的复合材料相比,颗粒均匀度从54.3%升到73.6%;随着半固态挤压道次的增多,金刚石颗粒在基体内的分散性提高;挤压道次由1道次增加到5道次时,颗粒均匀度从73.6%提升到87.9%。金刚石颗粒/2A12复合材料主要由初生相α-Al、D相(金刚石颗粒)、S相(Al2CuMg)和θ相(Al2Cu)组成;半固态挤压细化了晶粒,挤压1道次时,晶粒尺寸为3050μm,挤压5道次时,晶粒尺寸为1030μm。(3)随金刚石颗粒含量的提高,材料的力学性能先升后降,增强相含量决定了材料的弹性模量;2.5%.wt金刚石/2A12复合材料性能达到最佳,抗拉强度为329.6 MPa,屈服强度为223.5 MPa,延伸率为10.9%,弹性模量为96.1 GPa,硬度值为130.3 HB。随挤压道次的增多,2.5%.wt金刚石/2A12复合材料的抗拉强度、屈服强度先增后减;硬度和弹性模量逐渐增大,硬度从130.0 HB增大到136.1 HB,弹性模量从96.1 GPa增大到102.4 GPa;挤压道次为3次时,抗拉强度为356.6 MPa,屈服强度为253 MPa,挤压道次为5次的时候,抗拉强度为321MPa,屈服强度降为185 MPa,延伸率从10.8%上升到12.4%。(4)挤压2道次的2.5%.wt金刚石/2A12复合材料经T6热处理后,析出了第二相粒子S’(Al2CuMg),产生第二相强化,复合材料的硬度提升到158.7 HB,与未热处理的复合材料相比,提升了18.2%;抗拉强度为342.6 MPa,提高9.8%,屈服强度为228.5 MPa,提升4.1%,延伸率降低4.5%,弹性模量从96.1 GPa增大到96.5 GPa;材料热处理后的断裂机制是以韧窝断裂为主的混合断裂机制,但韧性断裂更为明显。本文通过半固态挤压制备低含量的金刚石/2A12复合材料,解决了金刚石颗粒在基体内的团聚及界面不润湿的问题;在加入少量金刚石颗粒(2.5%.wt)挤压3道次的情况下,不仅使复合材料具有较高的弹性模量(96.5 GPa),还使复合材料具有较好的抗拉强度(356 MPa)和延伸率(11.4%)。为高强高弹性模量铝基复合材料研发及在精密仪器等领域的应用奠定了理论基础。