【摘 要】
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本文采用热压烧结法制备了体积分数为15%的B4C/2024Al复合材料,并利用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温压缩实验,研究了材料在高温压缩过程中的热变形行为,确定了复合材料的
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本文采用热压烧结法制备了体积分数为15%的B4C/2024Al复合材料,并利用Gleeble-3500热模拟试验机进行高温压缩实验,研究了材料在高温压缩过程中的热变形行为,确定了复合材料的最佳热变形温度和应变速率。采用XRD方法分析了复合材料基体内的取向关系。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段对复合材料中的颗粒分布、拉伸断口、颗粒与基体之间的界面和基体内的析出相进行观察。使用拉伸试验机完成了材料的拉伸试验,讨论了材料性能的影响因素及相应的强化机制。热压烧结法制备的B4C/2024Al复合材料进行高温压缩试验的结果显示,流变应力随温度的降低而升高、随应变速率的升高而升高。使用双曲正弦模型可以很好的描述热变形过程中的变形行为。根据复合材料的热加工图,可以确定最佳热变形温度为425℃500℃,最佳应变速率为0.08s-10.19s-1。结合显微组织观察发现所制得的复合材料的界面处存在一层非晶态B2O3,有利于热变形的进行,因此复合材料在500℃、1s-1条件下的最大变形抗力仅为14MPa。经过热挤压后,B4C/2024Al复合材料的基体中(200)、(220)、(311)晶面均出现沿挤压方向的择优取向。热挤压过程使B4C颗粒发生碎裂,颗粒尺寸更加细小、分布更加弥散,平均粒径最小约11μm。由于挤压比不同,相应的挤压条件也不同,复合材料的界面结构出现差异。未经过挤压时界面只有两种形式:无界面反应和存在非晶B2O3氧化层;挤压比为10:1时,界面反应产物还有MgO;挤压比继续增加,界面处产生了Al4Si C4,同时产生界面析出相为Al2Cu和富Cu-Mg相。挤压前后基体内的析出相种类包括θ(Al2Cu)、S’(Al2Cu Mg)和Fe-Mn相三种,且随挤压比增加,S’相尺寸先增加后减小。未挤压态复合材料的弹性模量、抗拉强度和延伸率分别为98GPa、450MPa和0.5%,而10:1挤压态复合材料的弹性模量和强度最高,可以达到112GPa和550MPa;81:1挤压态复合材料的塑性最好,其延伸率约为4.5%,是未挤压态的9倍。
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