论文摘要
本文采用压力浸渗方法制备了三种Grf/Al复合材料,研究了基体合金成分对Grf/Al复合材料微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响,初步探讨了合金元素影响界面结合和材料性能的机理。研究了合金元素对基体合金组织及性能的影响。Al-Mg基体合金中,随着Mg含量的增加,固溶强化作用增强,合金强度提高,但腐蚀性能下降。Ti,Sc-Zr以及Sc-Zr-Ti复合微合金化均可明显细化基体合金晶粒,提高合金强度,大大地降低合金的腐蚀敏感性。并且,Sc-Zr-Ti复合微合金化要比Sc-Zr,Ti微合金化对合金力学性能和腐蚀性能的提高作用更强。研究了合金元素对复合材料微观组织的影响。M40/LG5、M40/Al-10Mg-Ti、M40/Al-10Mg-Sc-Zr-Ti三种复合材料组织比较致密,纤维和铝基体结合良好。透射电镜分析显示,与M40/LG5复合材料相比,基体中添加Mg、Ti,以及Mg、Sc、Zr、Ti元素抑制了Grf/Al复合材料中的界面反应,降低了Al4C3含量。研究了合金元素对复合材料力学性能的影响。与M40/LG5复合材料相比,基体中添加Mg、Ti,以及Mg、Sc、Zr、Ti元素大幅度提高了复合材料硬度和弯曲强度,且后者的作用更为明显,但M40/Al-10Mg-Ti中的缺陷和M40/Al-10Mg-Sc-Zr-Ti中的大块CuAl2相会降低其力学性能。弯曲断口分析表明, Mg、Ti以及Mg、Sc、Zr、Ti通过改变界面结合情况,使弯曲断口由无纤维拔出的平整断口,逐渐转变为参差不齐、纤维簇状拔出的断口,改变了复合材料的断裂方式,进而提高了复合材料的力学性能。研究了合金元素对复合材料腐蚀性能的影响。极化曲线测试、全浸泡腐蚀测试和腐蚀形貌分析表明,与M40/LG5复合材料相比,Mg、Ti,以及Mg、Sc、Zr、Ti元素降低了Grf/Al复合材料的腐蚀性能,且Mg、Ti对腐蚀性能的降低更为显著。在Grf/Al复合材料中,与Mg、Ti相比,Mg、Sc、Zr、Ti的添加可以进一步提复合材料力学性能和腐蚀性能,使复合材料的综合性能更好。因此Mg、Sc、Zr、Ti复合微合金化不仅对基体合金性能提高明显,对Grf/Al复合材料作用同样显著,值得进一步研究。
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