Al2O3短纤维增强Al-Cu合金的微观组织结构和机械性能研究

稀有金属, 2005, 29(5): 661-665. doi: 10.3969/j.issn.0258-7076.2005.05.014

Al2O3短纤维增强Al-Cu合金的微观组织结构和机械性能研究

许虹宇 ^1, , 耿林 ^2, , 程东明 ^3, , 张宝友 ^4, , 李爱滨 ^5,

1.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001

2.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001

3.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001

4.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001

5.哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001

基金项目: 黑龙江省哈尔滨市学科后备带头人基金(DCQQ24405206)

关键词： Al-Cu合金 , Al2O3短纤维 , 微观结构 , 机械性能

Microstructure and Mechanical Properties of Al-Cu Alloy Matrix Composites Reinforced by Al2O3 Fiber

为了研究铜元素含量变化对复合材料界面反应、微观组织结构和机械性能的影响, 利用挤压铸造法制备了体积分数均为40%的Al2O3纤维增强纯铝和Al-Cu合金 (1%, 3%和5%)复合材料.采用X射线、 TEM、 SEM和拉伸实验手段, 观察和测试了4种复合材料的微观组织和机械性能.结果表明, Al2O3纤维表面含有非晶SiO2成分, 在高应力下易于开裂.铜元素的加入对材料的析出产生和机械性能有重要影响.铜元素引入后在复合材料中纤维表面处偏聚和富集, 促进了界面θ相析出, 并随基体中Cu含量提高而增加.当铜含量增加到5%后, 基体内部也出现明显的析出相.拉伸实验结果表明随着Cu含量的增加复合材料的抗拉强度增高, Al2O3f/Al-Cu与Al2O3f/纯Al相比, 抗拉强度分别增加了102%, 146%和171%.SEM断口观察表明: 基体合金的断口基本上都呈宏观脆性断口, 具有低的展延性和撕裂纹理;大量的纤维从复合材料基体中拔出, 一些纤维被拉断, 这些特点与界面结合物和多晶的Al2O3纤维结构密切相关.

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