【摘要】：噴射沉積顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料應(yīng)用前景廣闊,但因成形困難、強(qiáng)韌性低而受限,控制熱變形過程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為和揭示強(qiáng)韌化機(jī)制是關(guān)鍵。綜述了噴射沉積鋁基復(fù)合材料致密化技術(shù)的分類與發(fā)展;概述了鋁基復(fù)合材料在變形過程中的回復(fù)與再結(jié)晶;論述了噴射沉積鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響因素,分析了導(dǎo)致強(qiáng)韌性降低的因素。展望了噴射沉積鋁基復(fù)合材料的發(fā)展趨勢,對鋁基體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為的影響因素、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料強(qiáng)韌性的影響機(jī)制及復(fù)雜微觀組織下材料的強(qiáng)韌化機(jī)制、完善與發(fā)展噴射沉積材料的致密工藝和機(jī)理進(jìn)行了探討,并提出了提高材料力學(xué)性能和強(qiáng)韌性的措施。
【圖文】：

圖４不同冷卻速率條件下Ａｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉ合金的顯微組織［３８］Ｆｉｇ．４ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅ［３８］圖５不同冷卻速率條件下Ａｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉ合金的相組成［３８］Ｆｉｇ．５ＰｒｉｍａｒｙｐｈａｓｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＡｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅ［３８］２．２強(qiáng)韌性降低因素顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有較高的彈性模量和強(qiáng)度，但其應(yīng)用同時(shí)受限于其較低的斷裂韌性和塑性。研究人員對噴射沉積鋁基復(fù)合材料的斷裂機(jī)制做了大量研究，發(fā)現(xiàn)在變形和使用過程中造成材料過早時(shí)效導(dǎo)致韌性降低的主要原因有以下幾個(gè)方面。①增強(qiáng)顆粒－Ａｌ界面的脫粘。為獲得高強(qiáng)度，在增強(qiáng)體表面改性以避免脆性界面反應(yīng)的研究已取得很大的進(jìn)展，普遍認(rèn)為適度界面反應(yīng)有利于提高強(qiáng)韌性。界面設(shè)計(jì)首先要解決潤濕性問題，，如對ＳｉＣ顆粒進(jìn)行高溫氧化處理，在表面形成氧化膜有助于提高ＳｉＣＰ／Ａｌ基復(fù)合材料的潤濕性［３９］。其次，要形成一定厚度的界面產(chǎn)物，使基體與增強(qiáng)體的物理性能（如熱膨脹）有梯度過渡，在力學(xué)性能方面得到高強(qiáng)度和高塑性。固溶體對界面的雙方都會(huì)浸潤，界面可以達(dá)到晶體層面的結(jié)合，另一方面，根據(jù)金屬材料的強(qiáng)化理論，金屬固溶體往往具有較高的強(qiáng)塑性匹配，有望獲得高強(qiáng)韌性復(fù)合材料。賀毅強(qiáng)等在ＳｉＣＰ／Ａｌ復(fù)合材料的研究中發(fā)現(xiàn)，高溫下ＳｉＣ顆粒與鋁基體適度的界面反應(yīng)生成Ａｌ４Ｃ３和Ｓｉ（見圖６），游離態(tài)的Ｓｉ在Ａｌ基體中形成Ｓｉ的濃度梯度有助于提高材料的強(qiáng)韌性［

圖４不同冷卻速率條件下Ａｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉ合金的顯微組織［３８］Ｆｉｇ．４ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＡｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅ［３８］圖５不同冷卻速率條件下Ａｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉ合金的相組成［３８］Ｆｉｇ．５ＰｒｉｍａｒｙｐｈａｓｅｓｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＡｌ－Ｆｅ－Ｖ－Ｓｉａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｌｉｎｇｒａｔｅ［３８］２．２強(qiáng)韌性降低因素顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有較高的彈性模量和強(qiáng)度，但其應(yīng)用同時(shí)受限于其較低的斷裂韌性和塑性。研究人員對噴射沉積鋁基復(fù)合材料的斷裂機(jī)制做了大量研究，發(fā)現(xiàn)在變形和使用過程中造成材料過早時(shí)效導(dǎo)致韌性降低的主要原因有以下幾個(gè)方面。①增強(qiáng)顆粒－Ａｌ界面的脫粘。為獲得高強(qiáng)度，在增強(qiáng)體表面改性以避免脆性界面反應(yīng)的研究已取得很大的進(jìn)展，普遍認(rèn)為適度界面反應(yīng)有利于提高強(qiáng)韌性。界面設(shè)計(jì)首先要解決潤濕性問題，如對ＳｉＣ顆粒進(jìn)行高溫氧化處理，在表面形成氧化膜有助于提高ＳｉＣＰ／Ａｌ基復(fù)合材料的潤濕性［３９］。其次，要形成一定厚度的界面產(chǎn)物，使基體與增強(qiáng)體的物理性能（如熱膨脹）有梯度過渡，在力學(xué)性能方面得到高強(qiáng)度和高塑性。固溶體對界面的雙方都會(huì)浸潤，界面可以達(dá)到晶體層面的結(jié)合，另一方面，根據(jù)金屬材料的強(qiáng)化理論，金屬固溶體往往具有較高的強(qiáng)塑性匹配，有望獲得高強(qiáng)韌性復(fù)合材料。賀毅強(qiáng)等在ＳｉＣＰ／Ａｌ復(fù)合材料的研究中發(fā)現(xiàn)，高溫下ＳｉＣ顆粒與鋁基體適度的界面反應(yīng)生成Ａｌ４Ｃ３和Ｓｉ（見圖６），游離態(tài)的Ｓｉ在Ａｌ基體中形成Ｓｉ的濃度梯度有助于提高材料的強(qiáng)韌性［
【作者單位】： 江蘇省海洋資源開發(fā)研究院;淮海工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：江蘇省自然科學(xué)基金(BK20141250;BE2015100) 江蘇省高校自然科學(xué)研究面上項(xiàng)目(14KJB430005) 國家自然科學(xué)基金(51004050;51301044) 連云港市科技計(jì)劃項(xiàng)目(CG141;CXY1404) 江蘇省海洋資源開發(fā)研究院開放基金(JSIMR201222) 江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目(PPZY2015C214) 江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程項(xiàng)目(JGZZ_075)
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：2517867