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Al/TiAl3复合材料的连续等通道角挤压技术研究

2020-12-06阅读(908)

Al/TiAl3复合材料的连续等通道角挤压技术研究

论文摘要

颗粒增强铝基复合材料因具有制备工艺简单、增强体成本低廉、性能高等优点,已成为当今世界金属基复合材料研究领域中的一个最为重要的热点。但制备出的颗粒增强复合材料也有一些不易克服的缺点：如致密度比较低,工件中密度分布不均匀等。因此,严重地影响了材料的力学性能,从而影响了它应用生产的潜能。本文利用一种连续等通道角挤压（Conform-ECAP）新技术对Al/TiAl3颗粒增强铝基复合材料进行8道次的挤压,实现Al/TiAl3复合材料的连续大挤压变形,制备了超细晶结构材料。运用光学显微镜（0M）和透射电镜（TEM）等先进的显微分析手段,观察并研究了变形前后Al/TiAl3复合材料微观结构的变化,探讨了基体金属晶粒细化的一般过程,测试了挤压后各道次的硬度和强度及耐磨性,研究了TiAl3增强颗粒在Conform-ECAP变形中的变化、与形变的交互作用以及对细晶形成的影响。实验发现,Conform-ECAP工艺可以有效细化Al/TiAl3复合材料的基体金属,Al/TiAl3复合材料经8次挤压后,基体金属晶粒尺寸由原始退火态的～35μm减小到0.4～0.8μm。形变诱导是Al/TiAl3复合材料在Conform-ECAP工艺过程中最主要的晶粒细化机理。在经过Conform-ECAP挤压之后,Al/TiAl3复合材料的强度和硬度明显提高,耐磨性也显著增强,综合机械性能得到了很大改善。增强颗粒TiAl3的尺寸被大幅减小,平均尺寸从原始的8～10μm破碎到3～4μm,且在基体组织上分布的均匀度也有了很大的改善。在挤压8道次试样中发现,TiAl3颗粒出现了孪晶组织,增强颗粒TiAl3与基体金属形变相互协调,发生了孪生变形,大颗粒TiAl3不可能被完全消除,挤压8道次后的组织仍是由大量细小的TiAl3颗粒和少量相对较大的TiAl3颗粒组成。使用Conform-ECAP技术对Al/TiAl3复合材料进行挤压后,得到的超细晶组织在热力学上处于不稳定状态,通过对热处理后Al/TiAl3复合材料试样硬度的测定,确定出挤压后Al/TiAl3复合材料的热稳定性参数：1道次的材料选择250℃为去应力退火温度,退火保温时间为4h；4道次的材料选择250℃为去应力退火温度,退火保温时间为2h。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 等通道角挤压（ECAP）概述
  • 1.1.1 ECAP方法的工作原理
  • 1.1.2 ECAP方法的特点
  • 1.1.3 ECAP方法的影响因素
  • 1.1.4 ECAP国内外研究进展
  • 1.1.5 ECAP研究的成果
  • 1.1.6 ECAP研究的应用前景
  • 1.1.7 ECAP研究中存在的问题
  • 1.2 连续挤压方法
  • 1.2.1 连续挤压的原理
  • 1.2.2 连续挤压的特点
  • 1.3 连续ECAP变形方法
  • 1.4 颗粒增强铝基复合材料
  • 1.5 课题介绍
  • 1.5.1 本文研究的目的与意义
  • 1.5.2 本文研究的内容
  • 第二章 Conform-ECAP挤压的实验过程
  • 2.1 实验构想
  • 2.1.1 实验流程图
  • 2.1.2 实验设备
  • 2.1.3 实验材料制备
  • 2.1.4 模具设计
  • 2.1.5 CONFORM-ECAP变形实验
  • 2.2 分析测试方法
  • 2.2.1 显微组织观察
  • 2.2.2 力学性能测试
  • 2.2.3 摩擦磨损性能测试
  • 2.2.4 热稳定性测试
  • 2.3 技术路线
  • 3复合材料性能的影响'>第三章 Conform-ECAP技术对Al/TiAl3复合材料性能的影响
  • 3.1 硬度
  • 3.2 压缩性能
  • 3.3 磨损性能
  • 3.4 本章小结
  • 3复合材料的组织演化规律'>第四章 Conform-ECAP中Al/TiAl3复合材料的组织演化规律
  • 4.1 OM组织观察与分析
  • 3复合材料的OM组织'>4.1.1 挤压前Al/TiAl3复合材料的OM组织
  • 3复合材料的OM组织'>4.1.2 挤压后Al/TiAl3复合材料的OM组织
  • 4.1.3 结果分析与讨论
  • 4.2 TEM组织观察与分析
  • 4.2.1 变形1道次后的TEM组织
  • 4.2.2 变形2道次后的TEM组织
  • 4.2.3 变形4道次后的TEM组织
  • 4.2.4 变形6道次后的TEM组织
  • 4.2.5 变形8道次后的TEM组织
  • 4.2.6 结果分析与讨论
  • 4.3 晶粒细化机理分析
  • 4.3.1 形变诱导机制
  • 4.3.2 钉扎机制
  • 4.3.3 第二相粒子剪切机制
  • 4.4 本章小结
  • 3颗粒在Conform-ECAP中的变化及其与形变的交互作用'>第五章 TiAl3颗粒在Conform-ECAP中的变化及其与形变的交互作用
  • 3颗粒在形变中的变化'>5.1 TiAl3颗粒在形变中的变化
  • 3在AL基体上分布的均匀性'>5.1.1 TiAl3在AL基体上分布的均匀性
  • 3颗粒的大小比较分析'>5.1.2 TiAl3颗粒的大小比较分析
  • 3颗粒与形变的交互作用'>5.2 TiAl3颗粒与形变的交互作用
  • 5.3 本章小结
  • 3复合材料的热稳定性'>第六章 Conform-ECAP变形Al/TiAl3复合材料的热稳定性
  • 3复合材料硬度的影响'>6.1 热处理对Al/TiAl3复合材料硬度的影响
  • 6.2 热稳定性分析
  • 6.3 小结
  • 第七章 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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