SiCp增强耐热Al-Fe-Cr-Ti基复合材料微观组织与力学性能的研究

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随着汽车工业、航空航天产业的飞速发展,人们对能够在高温下使用更低密度的材料来替代广泛使用的钛合金提出了要求。传统铝合金通过固溶强化、细晶强化、弥散强化、加工硬化和晶须强化等强化方法对铝合金力学性能进行改善后,可以使铝合金强度达到600 MPa以上,并且还保持有一定的塑性。但是随着温度升高到150℃以上,铝合金强度开始迅速下降,到300℃以上,强度只有50 MPa左右,使传统铝合金无法应用在高温的环境下,耐热铝合金及其复合材料的研究应运而生。  最近几年,科研工作者开始对快速凝固Al-Fe-Cr-Ti合金及其复合材料进行研究,但都处在探索阶段。本文使用气雾化法制备的快速凝固Al93Fe3Cr2Ti2合金粉末和SiC颗粒,通过传统的热压、热锻等粉末冶金工艺制备耐热铝合金及其复合材料。使用XRD、SEM和TEM等现代检测方法研究了粉末粒径、锻压比和热加工温度对合金力学性能的影响,对SiCp增强Al-Fe-Cr-Ti耐热复合材料制备与性能进行探索性研究并做了合金和复合材料的热稳定性分析。  通过对不同粒径粉末进行XRD分析得到了不同粒径的粉末对应的第二相种类,400-500目以下的粉末在XRD显示只有单一的准晶第二相,随着粉末粒径的增大会出现Al3Ti、Al13Fe4、Al13Cr2等金属间化合物。通过DSC分析得出在430℃和530℃有两个放热峰,430℃左右的放热峰相对于530℃左右的放热峰较宽化且较弱,可能是在430℃左右,过饱和固溶体中析出了金属间化合物,而在530℃左右二十面准晶相发生了相转变。  通过比较2.5∶1与7∶1两个锻压比、Al93Fe3Cr2Ti2粉末粒径及热加工温度制备合金的组织与性能得出:(1)对于室温性能,孔洞缺陷和致密度对合金性能影响明显;对于高温性能,准晶相尺寸和数量的影响明显。(2)随着粉末粒径减小,合金致密度减小导致室温强度降低,但是粉末粒径的减小使合金第二相准晶含量增多,合金高温强度提升,提高锻压比有利于提高合金致密性,从而提高合金力学性能。(3)热加工温度的提高有利于Al93Fe3Cr2Ti2合金致密度的提高,试样缺陷减少,使合金室温强度提高,但热加工温度的提高使准晶相粗化,高温强度降低。  复合材料相比于基体合金,强度上升但延伸率下降。基体合金在480℃长时间热暴露下性能保持稳定,但520℃下性能迅速下降,复合材料在480℃长时间热暴露后性能迅速下降。
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