论文部分内容阅读
Al3Ti金属间化合物具有密度低、热强性好、高温抗氧化性好等优点,但由于其脆性难以改善,使得其作为结构材料的使用受到很大限制。而铝或铝合金比重小、塑性好、比强度高、容易加工制备,但其高温性能不尽如人意。如将这两种材料复合制成Al3Tip/Al基复合材料,可以克服其缺点而发挥其优点,使复合材料具有良好的综合性能。本文通过原位反应的原理,在高温(>1000℃)纯Al、ZL101、Al-17Cu熔体中加入TiO2粉末(或K2TiF6粉末,或Al-10%Ti合金),利用离心铸造法和金属型铸造法制取了Al3Tip/Al基复合材料,研究了制备工艺参数对其组织和/或硬度、拉伸等力学性能、磨损性能、耐蚀性能的影响。结果表明:1.对于Al3Tip/Al基梯度复合材料,显微组织和硬度沿径向具有明显的连续梯度分布特征。加大离心转速、提高合金含Ti量、提高浇注温度都使得材料的组织和硬度分布梯度加大,而且工艺参数的改变同时也对Al3Ti增强相形态产生一定影响。2.对于金属型铸造Al3Tip/Al基复合材料,Al3Ti颗粒的脆性解理断裂导致Al3Tip/Al基复合材料宏观上表现为脆性断裂,拉伸性能没有明显增强,硬度却大幅提高。但是,相比于室温拉伸,复合材料的高温拉伸性能有所改善,Al3Ti颗粒有助于提高复合材料的高温拉伸性能。对于不同的基体材料,在含Ti量相同时,Al3Tip/ZL102的抗拉强度最好,Al3Tip/Al的延伸率最大,Al3Tip/Al-17Cu的硬度最高。3.金属型铸造Al3Tip/Al基复合材料的磨损机理主要是黏着磨损,复合材料体积磨损率降低,耐磨性大幅(60%左右)提高。此外,相比于基体材料,复合材料在高温条件下耐磨性的改善要比室温条件下更加显著。Al3Ti颗粒的形成更有利于提高复合材料的高温耐磨性。不同基体的复合材料中Al3Tip/Al-17Cu的耐磨性最好,Al3Tip/Al的耐磨性最差,Al3Tip/ZL102居中。4.金属型铸造Al3Tip/Al基复合材料的电化学腐蚀最易或最初开始于复合材料的相界处。加入Ti提高了α相电极电位,Al3Ti颗粒本身也具有较好的耐蚀性,这有助于改善复合材料的耐蚀性,但Al3Ti颗粒的出现导致相界增加,而这使得电化学腐蚀加剧。两方面因素的共同作用下,含Ti量为5.5%的Al3Tip/Al复合材料耐蚀性在一定时间内优于基体,而超过这一时限,则反而劣于基体。而含Ti量为8.2%、9.7%的Al3Tip/Al和其它基体的复合材料耐蚀性都比基体材料有所降低,三种不同基体的复合材料耐蚀性由好到差依次为Al3Tip/Al-17Cu、Al3Tip/ZL102、Al3Tip/Al。