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论文采用挤压铸造法制备了含低熔点相 Sn的硼酸铝晶须增强铝基复合材料,Sn在复合材料中的含量分别为0,0.43％,0.56%和0.83%。利用扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究了复合材料的微观组织;分析了Sn对复合材料力学性能,热变形行为和热膨胀性能的影响规律。 SEM,TEM和XRD分析表明Sn主要存在于复合材料界面处,并有部分Sn散落于基体。Sn的引入不会大幅度降低复合材料抗拉强度和屈服强度。少量Sn可以增加复合材料杨氏模量。更重要的是Sn的引入大幅度提高了复合材料的延伸率。另外,Sn的引入改变复合材料的断裂机制,随Sn含量的增加,复合材料断裂由基体撕裂向晶须脱粘转变。 复合材料流变应力和晶须长度随Sn含量的增加,随温度的升高和应变速率的降低分别降低和增大。不含Sn复合材料的应变软化主要受晶须折断控制,而含Sn复合材料的应变软化在低温阶段受晶须折断控制,在高温阶段受基体回复和再结晶控制。 复合材料挤压压力和晶须长度随Sn含量增加,温度升高和挤压比减小分别降低和增大。ABOw/0.43Sn/6061Al复合材料最佳挤压温度和模角分别为400℃和45°。采用大挤压比挤压的ABOw/0.43Sn/6061Al复合材料具有良好的表面质量,并且不受挤压温度和模角的影响。挤压态ABOw/0.43Sn/6061Al复合材料的拉伸性能受界面强度,晶须长度和定向排列程度以及基体加工硬化程度影响。在最佳工艺下,挤压态ABOw/0.43Sn/6061Al复合材料抗拉强度,屈服强度和杨氏模量随挤压比的增大而增大,而延伸率则随挤压比的增大先增大后降低,在挤压比为13:1时达到最大值。 压缩态复合材料织构由<111>Al,<100>Al和<110>Al三种纤维织构组成。挤压态复合材料织构由<001>ABOw,<111>Al和<100>Al三种纤维织构组成。复合材料变形织构的演变受变形参数的影响。由于Sn在变形过程中熔化,可以松弛界面应力集中,促进界面滑动以及导致基体局部熔化,从而提高晶须与基体变形的协调性;另外,Sn还可以作为形核质点促进基体回复和再结晶,所以ABOw/Sn/6061Al复合材料变形织构随变形参数的演变规律不同于ABOw/6061Al复合材料。 晶须取向分布导致复合材料热膨胀行为具有各向异性。Sn的存在降低了挤压态复合材料的热膨胀系数和各向异性程度。建立了带有晶须分布函数的热膨胀系数计算模型,该模型能很好的预测铸态复合材料低温阶段热膨胀系数。建立了复合材料热膨胀系数与热错配应力关系模型,利用该模型和不同Sn含量挤压态复合材料热膨胀系数曲线分析了热错配应力变化规律。