DOC《原位自生TiB2p/Al-18%Si复合材料的组织和性能》

原位自生TiB2p/Al-18%Si复合材料的组织和性能 李庆林1,兰晔峰1,王强强2,樊璐1,任彦飞1,高敦1 (1.

兰州理工大学材料科学与工程学院,兰州 730050;

2.三一集团杭州力龙液压有限公司,杭州 311200) 摘要:采用TiO2和KBF4粉体为反应物,适量Na3AlF6为覆盖剂,用熔体直接反应法制备了TiB2p/Al-18%Si复合材料,通过OM、SEM和EPMA对复合材料的相及微观组织进行研究,并测试了常温条件下复合材料的硬度、抗拉强度和干滑动摩擦磨损性能.结果表明,原位反应生成的TiB2 颗粒尺寸小于1 μm,且大多数在Al-18%Si合金基体中均匀分布,粗大的α-Al枝晶和针状共晶Si组织得到细化;

复合材料的硬度、抗拉强度、摩擦磨损性能高于无TiB2颗粒的Al-18%Si合金. 关键词:原位反应;

TiB2;

复合材料;

微观组织;

力学性能;

耐磨性 中图分类号:TB331 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2012)10-0000-00 Microstructure and Property of In-situ TiB2 Particulates Reinforced Al-18%Si Composite LI Qing-lin1, LAN Ye-feng1, WANG Qiang-qiang2, FAN Lu1, REN Yan-fei1, GAO Dun1 (1.School of Materials Science and Engineering, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050, China;

2. Sany Group Hangzhou Li Long Hydraulic Co., Ltd, Hangzhou 311200, China) Abstract: TiB2p/Al-18%Si composite was prepared by directional melt reaction in-situ synthesis process applying TiO2 and KBF4 powder as reactant and Na3AlF6 as covering agent. The microstructure of the composites were investigated by OM,SEM and EPMA respectively. The results show that the in-situ TiB2 particles are less than 1.0 μm, and uniformly distribute in the Al-18%Si matrix alloy, and the primary α-Al dendritic crystal and needle-like eutectic Si are refined in TiB2p/Al-18%Si composite. The hardness, tensile strength and wear resistance of TiB2p/Al-18%Si composite is improved dramatically compared with Al-18%Si alloy. Key words: in-situ reaction;

TiB2;

composite;

microstructure;

mechanical properties;

wear resistance 铝基复合材料在航空航天、汽车和军工等领域广泛应用[1-5].制备方法主要有粉末冶金法、固体分散法、喷射沉积法、液态浸渗法和原位复合法,其中原位复合法是通过熔体的直接原位反应获得增强颗粒,工艺简单,增强相与基体结合良好、界面洁净[6-7].国内外学者对原位自生法制备TiB2颗粒增强铝基复合材料的工艺方法和力学性能进行了深入和系统的研究[8],通常是以纯铝或亚共晶铝硅合金为基体,以K2TiF6和KBF4盐为反应体系.但是,TiO2的价格低廉,用其取代K2TiF6采用原位反应制备TiB2p/Al-18%Si基复合材料的报道较少.因此,本文以Al-18%Si过共晶合金为基体合金,以TiO2和KBF4为反应物,Na3AlF6为覆盖剂,采用原位法制备了无脆性Al3Ti相的TiB2p/Al-18%Si复合材料,并对复合材料的相、微观组织、力学性能和摩擦磨损性能进行分析和测试.

1 试验材料及方法 试验材料与复合材料的制备工艺与文献[1]相同,将制备的复合材料浇注成Ф20 mm*60 mm的试棒,从距底部30 mm处截取金相试样,用0.5%HF水溶液腐蚀后用光学显微镜观察显微组织,用EPMA和SEM分析铝、硅、钛和硼元素的分布状态和TiB2颗粒形貌.用HBRVU-187.5型布洛维光学硬度计和CSS-1110型电子万能试验机测试试样的布氏硬度和抗拉强度.摩擦磨损试验在MMW-1型万能摩擦磨损试验机上进行,选用单针小环与三针小环摩擦副对摩,对摩材料为45号钢.摩擦试样尺寸Φ6 mm*12 mm,在干摩擦条件下,试验载荷100 N、转速100 r/min、摩擦时间90 min进行摩擦磨损试验,并采用精度为0.1 mg的分析天平称量磨损量.