《新型AlCuFe準晶顆粒增強鋁基複合材料的複合過程原理研究》是依託江蘇理工學院，由李小平擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：新型AlCuFe準晶顆粒增強鋁基複合材料的複合過程原理研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：李小平
- 依託單位：江蘇理工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
該課題充分利用鋁銅鐵準晶高的硬度、低的摩擦係數、低膨脹係數和耐蝕、耐熱、耐磨等特性以及新型的噴射成形技術的快速冷卻凝固、動態緻密化、晶粒細小等特點，採用噴射共沉積的方法，將準晶顆粒從霧化錐中加入，避免或減緩了準晶顆粒與基體熔融金屬之間的反應，從而製備出鋁銅鐵準晶顆粒彌散均勻分布、基體合金晶粒細小、增強粒子與基體結合良好，性能優異的準晶顆粒增強的鋁基複合材料；研究噴射共沉積過程中準晶顆粒與基體金屬的界面反應機理，特別是在溫度較低、時間短的過程中，液滴充分分散不同於全液相情形下的反應行為；研究噴射共沉積各工藝參數對複合材料的組織與性能的影響以及準晶顆粒對基體材料的強化機理。這種複合材料的熱膨脹性明顯低於基體材料，具有高尺寸穩定性，必將在航空和航天領域得到廣泛的套用，而且可回收再利用。本課題的研究將為該類材料進入實質性的套用打下理論基礎。
結題摘要
該課題採用鑄造加機械球磨的方法製備了Al63Cu25Fe12準晶顆粒，研究了鑄造Al63Cu25Fe12穩定準晶材料及其熱處理過程中的相轉變；採用噴射成形過程中過噴粉末作為基體金屬與Al63Cu25Fe12準晶顆粒混合後通過冷壓、熱壓和熱擠壓的工藝製備了不同質量分數的Al63Cu25Fe12準晶顆粒/鋁基（7075、7055）複合材料，並研究了複合材料基體與Al63Cu25Fe12準晶顆粒的界面結合情形，研究了不同質量分數的Al63Cu25Fe12準晶顆粒對複合材料組織與性能的影響；研究Al63Cu25Fe12準晶顆粒/鋁基（7075、7055）複合材料的尺寸穩定性和耐磨性。 結果表明：（1）鑄造Al63Cu25Fe12顆粒中除準晶I相外，還存在β(τ)相、λ相和ω相等類似相。在經過真空熱處理後，鑄態Al63Cu25Fe12準晶顆粒中的β(τ)相和其他相減少，準晶I相含量增加；尤其是經過950℃，6小時熱處理以後，β相和λ相等類似相明顯減少，組成趨向於單一的穩定準晶相:（2）採用噴射成形的過噴7075/7055粉末（粒度為-200目）與準晶顆粒（粒度為-200目）充分混合均勻後進行冷壓、熱壓、熱擠壓得到的複合材料中，作為第二相的Al63Cu25Fe12準晶顆粒分布均勻，而且通過冷壓後基體金屬粉末中的氣體得到有效排除，晶粒細小，沒有晶界的粗大析出物，晶界清晰；（3）通過掃描電鏡SEM結合能譜分析（EDX），對複合材料中基體金屬與準晶顆粒之間的界面和界面附近的成分和相進行了分析，發現第二相與基體金屬之間的界面反應情形非常輕微，界面結合良好。在此過程中，因複合時溫度比較低（熱擠壓溫度為420℃）避免或減緩了準晶顆粒與基體金屬之間的反應，避免了以前的研究中複合過程中有液相基體金屬參與時形成的有害金屬間化合物CuAl2的產生；（4）不同的質量分數對複合材料的性能具有一定的影響，在Al63Cu25Fe12準晶顆粒/鋁基（7075、7055）兩種複合材料中，質量分數為12%Al63Cu25Fe12準晶顆粒的複合材料具有更好的力學性能；（5）通過磨損實驗結果在同樣實驗條件下複合材料的耐磨率在比較長的時間內基本保持不變，而基體材料的磨損率隨磨損時間的增加而增加，，因此，Al63Cu25Fe12準晶顆粒/鋁基（7075、7055）複合材料具有良好的耐磨性能。
