【摘 要】
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Al基复合材料具有较高的比强度、比刚度以及良好的可加工性等优点，在军工、航空航天与汽车领域有着广泛的应用。本文采用机械合金化和放电等离子烧结工艺分别制备了致密的高强
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Al基复合材料具有较高的比强度、比刚度以及良好的可加工性等优点，在军工、航空航天与汽车领域有着广泛的应用。本文采用机械合金化和放电等离子烧结工艺分别制备了致密的高强度Al2Cu和Al2O3颗粒增强Al基复合材料。讨论了机械合金化工艺参数和Cu含量对Al-Cu复合粉末的相结构、显微组织的影响；结合热力学条件，研究了Al–Cu二元体系中相形成难易程度以及固溶度的扩展；研究了机械合金化过程，Al和CuO的原位反应历程；通过放电等离子烧结工艺成功制备了Al2Cu和Al2O3颗粒增强Al基复合材料。研究结果表明，以Al–Cu为反应体系，在机械合金化过程中，随着机械合金化时间的延长，部分Cu原子逐渐固溶于Al原子晶格中，形成均匀过饱和固溶体A（lCu）。固溶度随着机械合金化时间和Cu含量的增加而增加。对于Al–Cu二元体系，通过热力学计算和DSC热分析表明，固溶体相对于非晶态和金属间化合物更为稳定。采用放电等离子烧结方法原位制备了致密的Al2Cu/Al复合材料。烧结压力越大，块体复合材料致密化程度越高，增强相颗粒越细小，分布越均匀，硬度值也越高。Cu含量对烧结体的的增强相的形貌有较大影响。当Cu含量较低时，Al2Cu增强相颗粒细小并且分布比较均匀；Cu含量逐渐增大时，有棒状Al2Cu颗粒出现；当Cu含量继续升高时，出现了大量Al2Cu颗粒团聚现象。随着Cu含量的增加，块体复合材料压缩断裂强度逐渐升高，Al–10%Cu块体试样压缩断裂强度高达611.3MPa，塑性变形量为9.6%。以Al-CuO为反应体系，采用机械合金化-放电等离子烧结工艺制得Al2O3和Al2Cu颗粒增强Al基复合材料。Al和部分CuO在机械合金化过程发生了氧化还原反应。
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