热处理工艺对铝基复合材料组织与性能的影响

为了提高铝基复合材料的稳定力学性能,避免发生失效,课题组通过粉末冶金法和搅拌铸造法分别制备了6061Al合金和碳化硼（B4C）质量分数为10%的B4C/6061Al铝基复合材料,然后通过T6工艺对其进行热处理(535 ℃保温5 h后温水淬,165 ℃时效4.5 h)。采用扫描电子显微镜(SEM)观察2种材料的微观组织形态,并运用万能拉伸试验机测试其力学性能。研究结果表明：热处理后的6061Al合金的屈服强度和拉伸强度分别为204和210 MPa;而经过热处理的B4C/6061Al复合材料的屈服强度和拉伸强度分别为221和246 MPa,相对于热处理前的屈服强度和拉伸强度分别提高了66%和62%,但热处理对2种材料的延伸率影响不明显。热处理后的复合材料断裂形态显示出6061Al合金的延性断裂,基体与碳化硼颗粒之间存在界面脱粘以及颗粒产生的断裂现象。     

B4Cp/6061Al复合材料的热变形组织演变研究

为探究B4CP/6061Al复合材料的热变形组织演变规律,进一步优化材料的性能,课题组采用控制变量法,利用热压缩试验分别探究了在不同热变形条件(变形温度、应变速率及应变量)下B4CP/6061Al复合材料的微观组织特征。结果表明：变形温度越高,6061铝基体内部原子的热激活能增大,动态再结晶的形核速度提升,晶粒尺寸也不断增大;随着应变速率增大,复合材料发生动态再结晶的时间缩短,阻碍了晶粒的生长,不利于6061铝基体发生动态再结晶;应变量增加,复合材料的流变应力增大,提高了6061铝基体动态再结晶的形核效率。在不损害复合材料塑性的前提下提高强度和韧性的方法,对改善材料塑性成形能力和优化成形工艺（如轧制、锻造、挤压等）有借鉴意义。     

热处理对不同体积分数B4C增强铝基复合材料组织和力学性能的影响

为了探究热处理对碳化硼颗粒增强铝基复合材料（B4C/6061Al）性能的影响,课题组选择体积分数分别为100%,175%,250%和310%的B4C增强铝基复合材料进行热处理（535 ℃保温50 h后温水淬,165 ℃时效45 h）,采用扫描电子显微镜(SEM)观察复合材料的微观组织形态,并运用万能拉伸试验机测试其力学性能。研究结果表明：随着B4C体积分数的增加,B4C颗粒呈现聚集、破碎和剥落现象;热处理后的B4C/6061Al 复合材料的强度随着B4C体积分数的增加而提升,延伸率随B4C体积分数的增加则呈下降的趋势。B4C体积分数为100%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别是2208和2460 MPa,延伸率为1176%;当B4C体积分数增加至310%时,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为3302和3583 MPa,延伸率为218%。热处理之后,复合材料发生了动态再结晶,B4C增强颗粒周围出现高位错密度区域。     

纱线间距对复合材料拉伸性能的影响

为研究纱线间距对编织复合材料拉伸性能的影响,课题组建立了4组纱线间距的芳纶纤维橡胶基复合材料单胞模型;并通过有限元软件对沿经（纬）纱和纤维束交织2种拉伸方向的单胞模型进行拉伸性能仿真分析。结果表明：随着纱线间距的增加基体和增强相的等效应力逐渐增大,且沿经（纬）纱方向拉伸的等效应力小于纤维束交织方向;通过均质化理论计算出复合材料等效弹性常数,弹性模量随着纱线间距的增加逐渐减小,经（纬）纱方向计算的弹性模量平均高出纤维束交织方向21%。