Mullite/Al-Cu及Mullite/Al-Mg-Si复合材料时效行为研究

来源 :四川大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shengchunquan
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本文选用挤压铸造法,分别制得Mullite/Al-4.5Cu及Mullite/Al-Mg-Si两类复合材料。采用硬度测试(HB)、差示扫描量热仪(DSC)及透射电镜(TEM)等手段,研究了固溶淬火残余形变度对Mullite/Al-4.5Cu复合材料及Al-4.5Cu合金时效行为的影响。采用同样的方法研究了不同Mg/Si比成分Mullite/Al-Mg-Si复合材料及其基体合金的时效行为。得到如下主要结论: 残余形变对Al-4.5Cu合金及Mullite/Al-4.5Cu复合材料具有明显的强化作用。欠时效阶段,形变处理试样的时效硬度远高于无形变试样,但随着形变度增加(>12.5%),峰值硬度随之降低。对复合材料而言,当残余形变度超过25%时,其峰值硬度低于无形变复合材料的峰值硬度。莫来石短纤维和残余形变对Al-4.5Cu合金的时效析出过程都具有十分明显的加速作用。相对而言,形变对Al-4.5Cu合金时效行为的加速作用更为明显。纤维和残余形变的引入都能明显抑制Al-4.5Cu合金GP区的形成,加速时效强化相的析出。形变度越大,加速时效析出的作用越大。相对而言,增强纤维的存在使残余形变加速Al-4.5Cu合金时效析出的作用有所被掩盖。残余形变的引入没有改变Al-4.5Cu合金的时效析出序列,但对析出相的析出动力学产生了明显的影响。形变试样时效过程中θ″、θ′相的析出较无形变试样明显提前,且θ′相析出反应的峰值温度及活化能较无形变基体合金明显降低。 莫来石短纤维对Al-Mg-Si合金具有明显的强化作用,在整个时效过程中,复合材料的时效硬度始终高于基体合金的时效硬度。温度对Mullite/Al-Mg-Si复合材料及其基体合金的时效行为具有明显的影响,时效温度越高,达到峰值时效所需的时间越短,但所获得的最大时效硬度随着温度的升高而降低。莫来石短纤维的引入对低温下由空位扩散控制的SSS→GP反应无明显的抑制作用,也没有改变Al-Mg-Si合金的时效析出序列,但对析出动力学产生了一定的影响,主要表现在复合材料时效过程中β″、β′相的析出较基体合金略有提前,β″析出反应的峰值温度及活化能较基体合金的低,时效硬化过程得到一定程度的加速。 Mg、Si含量对Mullite/Al-Mg-Si复合材料及Al-Mg-Si合金的时效行为具有显著的影响。Mg、St元素比为非平衡成分(Mg用 /2)时,复合材料及基体合金的时效硬化速率都较平衡成分(Mg/Si-2)时快。Mg元素易在纤维附近和晶界处偏聚,容易直接与纤维或/和粘结剂中的SIOZ发生界面反应,生成镁铝尖晶石(MgAI。O4)使基体中 Mg的实际浓度降低,从而延缓了复合材料的时效析出过程,最终在一定程度上抵消了由于外加纤维的引入对基体合金时效析出过程的加速作用。
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