Al-Fe金属间化合物原位增强铝基复合材料塑性变形的研究

论文摘要

本文研究了塑性变形对Al-Fe 原位增强铝基复合材料显微组织及力学性能的影响。采用机械搅拌法制备的Al-Fe 原位增强铝基复合材料中,增强相Al3Fe 以较大的长条状分布在铝基体上,大大降低了该材料的综合力学性能,对材料进行热处理后,增强相分布均匀性得到一定改善,然而晶粒还是比较粗大。本文就是基于上述情况来研究的,主要采用等通道转角挤压（Equal Channel Angular Pressing,简称ECAP）、压缩变形这两种塑性变形来研究纯铝、铝基复合材料的晶粒细化规律。首先研究了该复合材料的基体材料—工业纯铝的ECAP 塑性变形工艺,获得挤压路径、挤压次数对其显微组织和力学性能的影响规律,从而得出ECAP 变形工艺的最佳工艺参数,这对铝基复合材料ECAP 研究有很大的参考价值。在ECAP 工艺对Al-Fe 原位增强铝基复合材料的变形试验过程中,复合材料发生断裂,其主要原因如下: （1） 该复合材料本身脆性较强,受限塑性变形能力较差;（2） 材料的熔炼过程控制不当导致材料有很多缺陷;（3） 实验中采用的液压机无法控制挤压速度,挤压过快。采用压缩变形工艺对Al-Fe 原位增强铝基复合材料进行了变形试验研究,结果表明:压缩速度和压缩变形量对Al-Fe 原位增强铝基复合材料的显微组织有重要影响,长条状Al3Fe 相经历破碎、钝化、扭曲、细化、均匀化等过程,最终形成细小的颗粒状组织;压缩变形大大改善了复合材料的增强相的分布均匀性;经压缩变形后,复合材料的破坏机理由脆性断裂向塑性断裂转变。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 超细晶制备技术的研究进展
• 1.1.1 热处理法简介
• 1.1.2 塑性变形法简介
• 1.2 ECAP 研究现状
• 1.2.1 技术原理
• 1.2.2 ECAP 的优越性
• 1.2.3 ECAP 对材料显微组织和力学性能的影响
• 1.2.4 ECAP 过程的影响因素
• 1.2.5 存在问题
• 1.3 压缩变形的原理
• 1.4 铝基复合材料的研究现状
• 1.4.1 外加颗粒增强铝基复合材料的研究现状
• 1.4.2 原位合成铝基复合材料的研究现状
• 1.5 选题的意义、研究内容
• 1.5.1 选题的意义
• 1.5.2 研究内容
• 2 实验
• 2.1 试验用模具的设计
• 2.1.1 试样制备模具的设计
• 2.1.2 ECAP 模具的设计
• 2.2 变形试样的制备
• 2.2.1 纯铝试样
• 2.2.2 Al-Fe 金属间化合物原位增强铝基复合材料试样
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 ECAP 实验
• 2.3.2 压缩实验
• 2.4 组织观察及性能测试
• 2.4.1 显微组织观察
• 2.4.2 力学性能分析
• 3 ECAP 对纯铝显微组织及力学性能的影响
• 3.1 ECAP 对纯铝显微组织的影响
• 3.1.1 挤压路径对材料显微组织的影响
• 3.1.2 挤压次数对材料显微组织的影响
• 3.2 ECAP 对纯铝力学性能的影响
• 3.2.1 挤压路径及挤压次数对硬度值的影响
• 3.2.2 挤压路径及挤压次数对抗拉强度的影响
• 3.3 本章小结
• 4 塑性变形对复合材料显微组织和力学性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 ECAP 实验研究
• 4.2.1 实验过程
• 4.2.2 实验结果分析
• 4.3 压缩变形实验研究
• 4.3.1 试样的宏观形貌分析
• 4.3.2 试样显微组织分析
• 4.3.3 压缩变形对铝基复合材料力学性能的影响
• 4.3.4 等效性分析
• 4.4 本章小节
• 5 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录:作者在攻读硕士学位期间发表论文的目录
• 独创性声明
• 学位论文版权使用授权书