论文部分内容阅读
本文以Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金和A356铸造铝合金为基体原位制备铝基复合材料，并研究深冷处理对复合材料力学性能和耐磨性的改善。通过光镜、扫描电镜、透射电镜、XRD、显微硬度、DSC、Thermo-calc、拉伸实验以及摩擦磨损实验来研究深冷处理对复合材料内部微观组织的相变和析出相行为分析，以此建立微观组织和宏观性能之间的联系。 通过DSC分析发现深冷处理后复合材料在从低温升温至时效温度过程中的-108℃(165K)左右出现明显相变点，Thermo-calc分析认为在材料内部出现S相相变。同时TEM检测发现深冷处理后复合材料内的析出相明显增多，表现出明显的析出相强化，且随着深冷程度的增加复合材料内高硬度、性能不稳定的针状η相数量减少，低硬度、性质稳定的板条状η相数量增多。通过对XRD结果的半高宽值进行正交实验分析位错密度，发现深冷处理后复合材料内的位错密度出现明显增长，且深冷处理参数为V=10℃/min，T=24h，N=1次时达到位错强化的最佳效果。同时较高的位错密度可以使得复合材料内出现大量的亚晶组织，亚晶组织对晶粒的细化起到了一定的积极影响，达到了细晶强化的效果。 结合复合材料的微观组织和力学性能实验结果进行探讨，发现深冷处理后复合材料的抗拉强度、延伸率以及冲击韧性得到明显提高，与未深冷处理样品相比，复合材料经过处理后平均抗拉强度提高14.8％，平均延伸率提高56.3％，平均冲击韧性提高了10.9％，经过SEM电子显微镜观察到的拉伸断口分析与宏观数据是相对应的。且深冷处理对复合材料强韧化（在达到较佳抗拉强度的同时获得较高的延伸率）的最佳处理参数为V=10℃/min，N=1次，T=24h;最佳的冲击韧性处理参数为V=1℃/min，N=1次，T=24h，可以看出较为浅度的低温处理可以获得最佳的力学性能，增加循环次数和过长的处理时间对改善复合材料的力学性能没有正面意义。 对复合材料耐磨性的研究发现，深冷处理后复合材料的耐磨性和显微硬度得到明显提升，经过深冷处理后复合材料的平均磨损量下降61.0％，平均显微硬度提高43.7％。随着深冷程度的加深（降温速度、保温时间和循环次数的增加），复合材料的耐磨性和显微硬度都处于上升阶段，但上升斜率在不断减小，说明深冷处理对改善复合材料的耐磨性尚有一定上升空间。对磨损面进行的SEM微观组织分析发现深冷处理后复合材料的磨损机制由粘着磨损逐渐向磨粒磨损不断转变，犁沟不断变细变窄。