熔盐反应法制备原位TiB_2/2024Al复合材料的研究

【摘要】铝合金具备质量轻，易加工，热传导性高，且抗震性好等很多优点，在航空航天、车辆、电子、船舶等领域有着广泛的应用。然而，铝合金本身也存在一些问题，如硬度较低、耐磨性较差、使用温度不能过高等。为了解决上述问题，人们经常用铝合金作为基体制备铝基复合材料。近年来，用原位自生法制备颗粒增强复合材料越来越受到研究者的重视，因为其成本较低且工艺简单。原位法制备复合材料得到的增强体是由化学反应生成的，其结构在热力学上比较稳定，有利于材料在高温下进行工作。同时，原位生成的增强体尺寸较小，更容易在基体中均匀分布。此外，原位法生成的增强体和基体之间的界面上不会发生化学反应，这就使得增强体和基体之间的界面比较干净，有利于提高复合材料的综合性能。本文的实验方法是通过将K2TiF6和KBF4加入到2024Al合金中，目的让这两种氟盐在铝合金的熔体中发生熔盐反应原位生成TiB2，从而制备出以2024Al合金为基体，TiB2为增强颗粒的复合材料。本论文研究并优化了熔盐法制备原位TiB2/2024Al复合材料的工艺参数，并对熔盐法制备出的复合材料进行轧制工艺的探索，得出以下结论：（1）当K2TiF6和KBF4的加入温度分别为750oC、800oC和850oC时，复合材料的显微组织有不同程度的细化，当加盐温度为800oC时，晶粒的细化效果最为明显；当加入氟盐的Ti、B摩尔比从1:2变化到1:3.5时，复合材料的晶粒得到明显的细化，当Ti、B摩尔比为1:2时，晶粒细化效果最为明显；K2TiF6和KBF4的加入顺序对复合材料的显微组织有明显影响，当两种氟盐同时加入时，复合材料细化现象最为明显。（2）熔盐反应法原位生成的TiB2尺寸较小，约为500nm，且存在三种不同的形貌，分别为片状六边形、六棱柱形和团聚球形。原位生成TiB2和基体之间的界面无反应产物生成，二者之间的界面干净。（3）2024Al合金经轧制后，晶粒被拉长和细化，当轧制温度为350oC时，合金的显微组织细化更加明显，并且力学性能较好。在800oC同时加入Ti、B的摩尔比为1:2两种氟盐时，轧制后的复合材料其综合力学性能较好，抗拉强度为274MPa，断裂延伸率为14.5%。
【作者】马永伟；
【导师】王慧远；
【作者基本信息】吉林大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】2024Al合金；熔盐反应法；TiB2；显微组织；力学性能；

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