顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料具有高比剛度、高比強(qiáng)度、良好的耐磨性、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),在航空、航天、軍工和汽車(chē)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前傳統(tǒng)鋁基復(fù)合材料的研究主要集中于陶瓷顆粒增強(qiáng)體的制備,而陶瓷增強(qiáng)體嚴(yán)重降低了材料的塑性和可加工性。其次傳統(tǒng)陶瓷增強(qiáng)體容易與金屬基體之間易發(fā)生有害界面反應(yīng),陶瓷顆粒的引入使得鋁基復(fù)合材料回收難度增加,嚴(yán)重限制了鋁基復(fù)合材料的商業(yè)化應(yīng)用。非晶態(tài)合金具有高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕和耐磨等優(yōu)良性能,與金屬基體具有良好的潤(rùn)濕性和熱膨脹系數(shù)差較小,且研究發(fā)現(xiàn)納米晶增強(qiáng)非晶態(tài)合金同樣具有高強(qiáng)度、高硬度等優(yōu)點(diǎn),甚至塑性比完全非晶態(tài)合金有進(jìn)一步改善。故近年來(lái),利用非晶態(tài)合金或納米晶增強(qiáng)非晶態(tài)合金作為鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體逐漸引起關(guān)注。本文研究了高能球磨對(duì)Ti₅₅Cu_17.5Ni_17.5Al₁₀鈦基非晶顆粒增強(qiáng)7075鋁基復(fù)合粉末的形貌、微觀組織和硬度的影響,然后對(duì)不同球磨時(shí)間復(fù)合材料粉末進(jìn)行熱擠壓制備出Ti₅₅Cu_17.5Ni_17.5Al... 

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【部分圖文】：

鋁基復(fù)合材料分類示意圖

其具體工藝步驟分為：混粉、預(yù)壓粉末、除氣、粉末致密化等。由于混粉方式的不同，粉末預(yù)壓成型及隨后粉末致密化工藝的不同，粉末冶金工序也不同，整個(gè)流程圖如圖 1-2 所示。粉末冶金制備第一步是粉末的篩分和基體粉末與增強(qiáng)體粉末的均勻混合。混粉方式有：普通干混、濕混和球磨[70]。其中普通干混和濕混容易造成增強(qiáng)體的團(tuán)聚和分布不均，相比而言球磨是較常用和有效的混粉方式，球磨過(guò)程中的沖擊、碾壓、碰撞等高能作用力可使粉末不斷冷焊和破碎，最終形成增強(qiáng)體均勻分布的復(fù)合粉末。隨后對(duì)粉末進(jìn)行預(yù)壓成型，主要方式有冷壓和冷等靜壓(CIP)，冷壓是最為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的預(yù)壓成型方法，粉末預(yù)壓成粗坯，為了后續(xù)除氣階段氣體的逸出，這些粗坯的密度通常為 70~80%；在熱加工前粗坯須經(jīng)過(guò)除氣階段，除氣是將粗坯升溫至等于或稍高于隨后的熱壓、熱加工溫度，并保溫一段時(shí)間，使粗坯中殘留的水蒸氣、氫氣、二氧化碳等充分釋放，以避免這些殘留的水和氣體使材料出現(xiàn)氣泡和裂紋。

熱壓是將粉末或粗坯放入模具中，在真空或惰性氣氛中邊加壓邊加熱，使燒結(jié)和成型同時(shí)發(fā)生，工藝示意圖如圖1-3 所示[69]。該工藝可得到致密度高晶粒細(xì)小的材料，但熱壓過(guò)程工藝控制復(fù)雜、設(shè)備造價(jià)較高、生產(chǎn)效率低下，從而影響熱壓工藝的推廣[68]。目前通過(guò)單向冷壓粉末制成粗坯，經(jīng)除氣后，在一定溫度以一定擠壓比進(jìn)行熱擠壓，通過(guò)后期的熱處理得到最終材料的工藝因其高生產(chǎn)率和低成本受到青睞。這種熱擠壓工藝高效的將粉末冶金和后續(xù)致密化塑性加工結(jié)合起來(lái)，使粉末在短時(shí)高溫、高壓作用下發(fā)生塑性變形。在擠壓過(guò)程中粉末顆粒除受到三向壓應(yīng)力外，沿?cái)D壓方向還承受巨大的剪切力，其表面的氧化膜破碎后進(jìn)一步增強(qiáng)了相鄰粉末間的結(jié)合強(qiáng)度，有利于制備組織結(jié)構(gòu)細(xì)小、成分偏析小、增強(qiáng)體均勻分布的復(fù)合材料。此外這種方法無(wú)需燒結(jié)，減少了制備工序、降低制備成本[68]。熱擠壓根據(jù)擠壓方式不同，可分為如圖 1-4 三種方式，其中將粉末裝入包套內(nèi)冷壓再熱擠壓，不僅可以有助于控制擠壓工藝，同時(shí)可以避免擠壓開(kāi)裂，降低加熱過(guò)程中的合金氧化。圖 1-3 軸向熱壓工藝的縱截面示意圖[69]Fig. 1-3 Cross-sectional view of a uniaxial hot press

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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