热挤压硼酸镁晶须增强铝基复合材料的组织与性能

摘要

本文对挤压铸造法制备硼酸镁晶须增强铝基复合材料的工艺及热挤压进行了研究，并采用双滴定法在硼酸镁晶须表面包覆了少量Al2O3，来降低复合材料中的晶须体积分数，强化晶须与基体之间的结合作用，以此来提高材料的性能以及后续塑性加工能力。利用金相显微镜、扫描电镜对材料的显微组织进行了观察分析。利用透射电镜对铸态和挤压态的复合材料进行了观测，分析了复合材料的界面性质。利用拉伸实验研究了铸态及挤压态复合材料的力学性能，分析对比了各个挤压参数对于复合材料性能的影响。利用热膨胀仪对挤压态复合材料的热膨胀性能进行了分析测试，利用X射线衍射仪对挤压态复合材料的织构进行了分析。
　　Al2O3具有耐氧化，耐腐蚀及耐磨损等优良性能，并且由于其与铝合金基体之间具有极其优异的界面相容性，因此常作为铝基复合材料的增强相或作为增强相的涂覆层。采用挤压铸造法制备复合材料时，硼酸镁晶须的体积分数至少为30％方可制成预制块，在进行适量Al2O3涂覆后，复合材料中晶须的体积分数可以得到降低，后续塑性变形的能力也会有所提高，此外晶须表面的Al2O3还可以改善界面的状态，使基体与晶须之间可以更好的结合。实验证明，晶须表面涂覆Al2O3后，复合材料的拉伸性能有了明显提高。
　　经过热挤压后，与铸态复合材料相比，延伸率和抗拉强度也有了明显提升。这是由于复合材料在挤压过程中，晶须发生转动，导致其定向排布，从而可以更好的承担载荷，提高了材料的性能。此外，热挤压对于复合材料的热膨胀系数也有一定影响。
　　XRD分析表明，热挤压使晶须和基体发生转动，会使复合材料产生丝织构，采用ω扫描法分析后可发现，材料中MBOw(112)织构以及 Al的(111)和(200)织构在挤压后都有不同程度的加强，并且新出现了MBOw(020)织构。

目录

热挤压硼酸镁晶须增强铝基复合材料的组织与性能

MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF Mg2B2O5 WHISKER REINFORCED ALUMINUM MATRIX COMPOSITES BY HOT EXTRUSION

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 选题意义

1.2 硼酸镁晶须增强铝基复合材料研究现状

1.2.1 硼酸镁晶须的显微结构及特征

1.2.2 晶须增强金属基复合材料的制备方法

1.2.3 晶须预制块的制备及增强机理

1.3 国内外相关领域的研究现状

1.3.1 晶须增强铝基复合材料的研究现状

1.3.2 硼酸镁晶须增强复合材料的研究现状

1.3.3 织构表征方法的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.1.1 硼酸镁晶须

2.1.2 氧化铝的性质

2.1.3 基体材料

2.1.4 复合材料

2.2 实验方法

2.2.1 预制块的制备

2.2.2 复合材料制备

2.2.3 复合材料的高温挤压

2.3 复合材料组织形貌分析及组织结构观察

第3章 硼酸镁晶须增强铝基复合材料的力学性能及微观组织结构

3.1 铸态MBOw/Al和MBOw/2024Al复合材料

3.1.1 铸态MBOw/Al和MBOw/2024Al复合材料的力学性能

3.1.2 铸态MBOw/Al和MBOw/2024Al复合材料的微观组织

3.2 MBOw/Al2O3/2024Al复合材料

3.2.1 硼酸镁晶须表面Al2O3涂层的涂覆工艺

3.2.2 MBOw/Al2O3/2024Al复合材料的力学性能及微观组织

3.3 复合材料的热挤压变形行为及挤压后力学性能

3.3.1 挤压工艺及参数

3.3.2 挤压态复合材料的表面质量分析

3.3.3 挤压态复合材料的微观组织

3.3.4 挤压态复合材料的力学性能及断裂机制

3.4 挤压态复合材料后的热膨胀性能

3.5 本章小结

第4章 挤压态复合材料的织构

4.1 挤压比对MBOw/Al2O3/2024Al复合材料织构的影响

4.1.1 挤压比对晶须织构的影响

4.1.2 挤压比对基体织构的影响

4.2 挤压温度对MBOw/Al2O3/2024Al复合材料织构的影响

4.2.1 挤压温度对晶须织构的影响

4.2.2 挤压温度对基体织构的影响

4.3 本章小结

结 论

参考文献

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致 谢