原位合成TiC7075复合材料的拉伸和磨损性能.pdfVIP

原位合成TiC/7075 复合材料的拉伸和磨损性能* 1 1, 2 1 1 3 孙淼 ，杨滨 ，许存官 ，崔向中 ，王锋 1北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 (100083) 2 中国科学院国际材料物理中心，沈阳 (110016) 3北京有色金属研究总院有色金属材料制备加工国家重点实验室，北京 (100083) E-mail: byang@ 摘 要：采用原位合成法制备了6%TiC/7075 复合材料。结果显示，TiC 颗粒以近球形为主， 平均颗粒尺寸小于700 nm。拉伸性能测试发现，复合材料的拉伸强度和屈服强度较基体7075 铝合金分别提高了35.8%和43.1% ，而延伸率与基体相当。表明原位合成的近球形TiC 颗粒 有效地强化了基体。摩擦磨损结果显示，在 9.1N 载荷下 6%TiC/7075 复合材料的耐磨性高 于7075 铝合金，而在35.8N 载荷下复合材料的耐磨性却低于7075 铝合金。文章分析了外加 载荷对材料耐磨性的影响。 关键词：原位合成，TiC/7075 复合材料，拉伸性能，磨损 中图分类号：TG302.3 1. 引 言 金属基复合材料是20世纪60年代根据航空航天技术的需要发展起来的一类重要的工程 材料。以Al-Zn-Mg-Cu （7xxx ）系合金为代表的高强高韧铝合金在航空、航天及民用机电等 领域得到广泛的应用。但以往研究的大多是常规的力学性能[1]，对其耐磨性的研究相对较少 [2-5] 。本文以熔铸-原位合成TiC/7075复合材料的拉伸和耐磨性为对象，研究原位合成TiC颗粒 增强基体的效果以及外加载荷对材料耐磨性的影响。 2. 试验材料及方法 2.1 试验材料 采用工业钛粉，碳粉，铝粉。纯度分别≥99.5% （质量分数，下同），粒度分别＜45μm ， ＜45μm和＜75μm 。基体为7075铝合金，主要成分为：Al-5.59%Zn-2.44%Mg-1.62%Cu 。 2.2 试验方法 按Ti:C:Al ＝16:4:1的比例（重量比）称取Ti 、C 、Al粉末，在自制的倾斜式混料机中混 合均匀。室温下单向压制成直径20 mm，高为30 mm的预制块，压制压力约50 MPa 。压块随 后放入101-2型电热鼓风干燥箱内烘干除气，工艺规范为200 ℃×1h。 在中频感应电炉内熔化5kg的7075铝合金，过热度约为200 ℃。用石墨钟罩将一定量备好 的Ti-C-Al预制块压入基体熔体中，使其反应生成占熔体重量6% 的TiC 。复合材料熔体经充 分搅拌并降温至730℃时用六氯乙烷（C Cl ）精炼除气，最后用金属模浇铸成铸锭。 2 6 铸锭经机加工后进行热挤压，挤压温度为410 ℃，挤压速度为5 m/min，挤压比为25:1 ， 最终挤压成φ20 mm 的棒材。棒材热处理工艺为：固溶温度475 ℃保温1.5h，水淬冷却后采用 120℃保温24h 的时效处理制度。 试样经常规磨制抛光后用三酸水溶液（HNO :2.5%；HCl:1.5% ；HF:1% ；H O:95% ）进 3 2 行侵蚀。采用Cambridge S250MK2型扫描电子显微镜（SEM ）观察复合材料的微观组织、断 ____________________________________ * 本课题得到高等学校博士学科点专项科研基金（20051003650 ）资助。 - 1 - 口、磨面和磨屑形貌，用PHILIPS APD-10 型X射线衍射仪 （Cu Kα辐射）分析材料的相结 构，用H800透射电镜观察TiC 的形貌。对时效处理前后的样品进行拉伸