原位反应喷射成形TiCP/ZA35复合材料组织和性能的研究

摘要

锌铝合金存在工作温度低、耐蚀性差等缺点。为进一步改善锌铝材料的力学性能，本论文以ZA35为基体合金，将原位反应与喷射成形工艺相结合，制备了TiCp/ZA35复合材料。对Al-Ti-C反应体系中可能存在的反应进行了热力学计算，对制备的TiCp/ZA35复合材料的挤压态、热处理态组织进行了分析。并且对复合材料的力学性能、耐蚀性能、阻尼性能、耐磨性能进行了测试与分析。
　　实验结果表明:(1)Al-Ti-C体系中生成的TiC的吉布斯自由能最低，TiC在热力学方面是最稳定的。(2)喷射成形TiCp/ZA35复合材料晶粒较细小，TiC颗粒在基体中分布较均匀。热挤压后，复合材料组织中孔洞减少，致密度提高。确定原位反应喷射成形TiCp/ZA35复合材料的最佳力学性能的热挤压工艺，此条件下，热挤压态锌基复合材料的抗拉强度485.0MPa、伸长率9.53％。(3)经过固溶时效处理后，复合材料组织为细小的等轴晶。增强相TiC在组织中分布均匀，无偏聚现象。TiCp/ZA35复合材料经过350℃×4h固溶后时效6h时，晶界及晶内均有较多弥散的第二相析出。经过350℃×4h固溶+150℃×6h，它具有最小的自腐蚀电流密度为0.005mA·cm-2，其耐蚀性与未处理试样相比，有很大程度的降低。适宜的热处理可以提高未处理复合材料的电阻和降低电极双电层电容，从而改善材料的耐蚀性能。(4)当频率为4Hz，温度为100℃时，经350℃×4h固溶+150℃×6h时效热处理后的TiCp/ZA35复合材料的内耗值为0.087，是未处理的TiCp/ZA35复合材料的1.47倍，热处理后材料阻尼增加归因于位错内耗和增强相TiCp/ZA35基体界面内耗。(5)TiCp/ZA35复合材料在360＃砂纸下经过350℃×4h固溶处理其磨损率为5.47mg·cm-2相比未处理的磨损率5.80mg·cm-2低5％。而经过150℃时效处理的TiCp/ZA35复合材料其磨损率随时效时间先减小后增大，其中时效6h的磨损率最低，其磨损率低至4.56mg·cm-2，磨损性能达到最佳。

目录

声明

致谢

摘要

引言

1 绪论

1．1 颗粒增强锌基复合材料及其制备的研究现状

1．1．1 颗粒增强锌基复合材料的制备技术

1．1．2 颗粒增强锌基复合材料应用现状

1．2 原位反应喷射成形技术研究概述

1．2．1 原位反应喷射成形技术分类

1．2．2 原位反应喷射成形技术在金属基复合材料上的应用现状

1．3 研究的目的及意义

1．3．1 研究目的及意义

1．3．2 研究内容

1．3．3 技术路线图

2 实验材料和实验过程

2．1 实验材料

2．2 实验设备

2．3 实验方法

2．3．1 预制体的制备

2．3．2 复合材料的制备

2．3．3 复合材料热处理

2．3．4 组织观察

2．3．5 XRD物相分析

2．3．6 布氏硬度的测定

2．3．7 电化学实验

2．3．8 阻尼实验

2．3．9 磨粒磨损实验

3 实验结果分析

3．1 热力学分析及计算

3．1．1 热力学计算基本理论

3．1．2 Al-Ti-C反应体系热力学计算

3．2 热挤压工艺优化

3．2．1 挤压工艺参数选择及确定

3．2．1 正交实验结果分析

3．2．3 热挤压工艺参数对锌基复合材料的影响

3．2．4 热挤压对锌基复合材料组织和力学性能的影响

3．2．5 热处理对锌基复合材料组织的影响

3．3 电化学性能分析

3．3．1 极化曲线分析

3．3．2 交流阻抗谱分析

3．4 阻尼性能分析

3．4．1 阻尼实验数据结果及分析

3．4．2 温度和频率对阻尼性能的影响

3．5 耐磨性能分析

3．5．1 磨损表面形貌观察

3．5．2 磨损实验数据结果及分析

结论

参考文献

附录

作者简历

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