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钛铝化合物的原位复合技术及其组织性能研究

黄科辉

   利用搅拌摩擦法与旋转摩擦挤压法原位复合制备钛铝化合物,结合扫描电镜观察和微区X射线衍射分析测试手段,研究了原位复合钛铝化合物的组织与性能,探讨了原位复合钛铝化合物的形成机理。主要研究结果如下: 利用搅拌摩擦法可以原位复合以Al3Ti为主且均匀性良好的钛铝化合物。当旋转速度为750r/min、行走速度为23.5mm/min,经历正反加工5次时,金属材料的塑性变形量达到最大,搅拌摩擦区域金属化合物含量达到最高,均匀性最佳。原材料经历搅拌摩擦后发生明显的塑性变形与破碎现象,原始Ti颗粒分别以残余Ti颗粒、条状金属间化合物和颗粒状金属间化合物三种形式存在于搅拌摩擦区域中。 原位生成的金属间化合物起到增强基体的效果,搅拌摩擦区域的强度得到明显的提高。搅拌摩擦外侧区域的抗拉强度优于搅拌摩擦中心区域的抗拉强度,最高强度达到197MPa,延伸率为19%,分别为纯铝搅拌摩擦后的2.3倍和38%。搅拌摩擦区域强度的提高主要是由第二相颗粒强化机制作用的结果。 搅拌摩擦法原位复合钛铝化合物的形成机理主要是以扩散反应为主,其形成过程主要经历三个阶段,即混合、塑性变形与原位复合反应,其中塑性变形阶段产生大量的位错缺陷为原位复合反应的实现提供基础。 热处理温度对搅拌摩擦区的微观组织有明显的影响。当保温时间一定时,随着热处理温度的升高,搅拌摩擦区域中的金属间化合物的百分含量不断增加。当搅拌摩擦区域经历600℃、6h保温时,金属间化合物含量达到最高,但同时出现开裂现象;当经历550℃、6h保温后,其抗拉强度与热处理前相比有所下降。 根据搅拌摩擦法的技术原理,自制出旋转摩擦挤压设备,并进行试验。旋转摩擦挤压设备能够原位复合以Al3Ti金属间化物为主的钛铝化合物,其晶粒尺寸约为500nm,基体铝中的位错较原位生产金属间化合物间位错多,且呈现无规则排列状态。钛铝化合物的平均硬度值为108Hv,为原始纯铝硬度的4倍。……   
[关键词]:钛铝化合物;搅拌摩擦法;旋转摩擦挤压法;性能;原位复合技术
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南昌航空大学2010年