铝基复合材料因其具有的众多优异性能,成为军事国防、航空航天、轨道交通等领域高速发展所迫切需要的高性能轻质合金材料。目前颗粒增强铝基复合材料半固态触变成形技术面临着半固态坯料制备困难的瓶颈。本课题在此背景下,开展TiB₂/2024Al复合材料铸坯半固态重熔组织演变及触变成形相关研究,具体研究内容包括:优化液态模锻工艺参数,制备出具有细小等轴晶组织的TiB₂/2024Al复合材料铸坯;常规热辐射加热方式和感应加热方式下,半固态重熔工艺参数对TiB₂/2024Al复合材料微观组织演变的影响,以及TiB₂/2024Al复合材料半固态重熔组织演变机制;TiB₂/2024Al复合材料半固态触变锻造成形研究。首先采用超声辅助-液态模锻的方式制备原位自生TiB₂/2024Al复合材料,通过改变浇注温度改善复合材料的铸坯微观组织。浇注温度决定了复合材料熔体在液锻压力作用下的凝固过程,浇注温度为730℃时,复合材料熔体在压力提供的过冷度下立即凝固,形成具有细小等轴晶粒的铸态组织;并且复合材料铸锭的微观组织均匀性良好。随后采用常规热辐射加热方式对TiB₂/2024Al复合材料铸坯进行半固态重熔试验。浇注温度为730℃的复合材料铸坯经过半固态重熔,其组织球化程度较高,整体微观组织均匀性也较高。随着重熔保温时间的延长,半固态组织平均晶粒尺寸上升。半固态重熔晶粒长大机制包括晶粒合并长大机制和Ostwald熟化机制,当重熔温度较低时,晶粒长大机制以合并长大机制为主;当重熔温度升高,晶粒长大以Ostwald熟化机制为主,同时存在合并长大。超声振动作用于半固态组织的影响机制有待进一步研究。最后基于快速感应加热方式对TiB₂/2024Al复合材料铸坯进行半固态重熔及触变成形。最佳半固态重熔工艺参数确定为628℃保温5 min,在该重熔工艺下复合材料半固态组织平均晶粒尺寸和形状因子分别为67.1μm和0.84。采用最佳重熔工艺参数对TiB₂/2024Al复合材料进行半固态触变锻造成形试验,成形出表面质量良好的某型发动机连杆构件。与液态模锻铸坯相比,连杆大头和连杆体位置的屈服强度分别提高了9.0%和11.8%,抗拉强度分别提高了7.7%和6.3%,伸长率比铸坯分别提升了6.5%和10.8%。本课题通过TiB₂/2024Al复合材料铸坯的制备、常规热辐射加热和快速感应加热条件下复合材料铸坯的半固态重熔、以及半固态触变锻造成形等一系列研究,提出了具有细小非枝晶组织的复合材料铸坯的制备方法、常规热辐射加热条件下复合材料半固态重熔组织演化机制、感应加热条件下半固态重熔组织演变规律、以及半固态触变锻造成形相关工艺过程,为短流程低成本铝基复合材料半固态坯料制备、实现铝基复合材料复杂构件精确成形等提出了一定的理论和试验基础。今后对于铝基复合材料半固态成形的研究,应注重于铝基复合材料复杂构件精确成形,半固态组织与成形构件组织性能的对应关系,最终实现复合材料触变成形构件形性协同控制。