深冷时效循环处理铝基原位复合材料的显微组织和力学性能

采用熔体直接反应法,以工业7055铝合金为基体,利用K2TiF6和K2ZrF6多组元制备Al3(Ti0.5Zr0.5)原位颗粒强化铝基复合材料,再将复合材料经过挤压、固溶时效处理后进行深冷时效循环处理。采用正交实验设计法研究降温速度、处理时间和循环次数对复合材料显微组织和力学性能的影响。采用差示热分析仪对复合材料进行低温热分析,采用SEM和TEM对材料显微组织进行观察。结果表明:材料从液氮温度77 K升温至165 K左右时出现了明显的放热峰,此温度处出现了相变。热计算结果表明该温度下大量析出了S相(Al2CuMg)。深冷处理后复合材料内部细小析出相数量增多,主要组分是η(MgZn2)相和η′(MgZn2′)相;随着降温速度、处理时间和循环次数增加,性质不稳定且硬度高的η′相数量减少,性质稳定硬度较低的η相数量增加。与未冷处理试样相比,深冷时效循环处理后试样的平均抗拉强度提高14.7%,冲击韧性提高10.9%,伸长率提高50%,断裂机制为韧窝型断裂机制。当试样具有高强度、高韧性时,对应的最优冷处理参数为:降温速度v为1℃/min、保温时间t为24 h、循环次数N为1或2。当试样的伸长率最高时,对应的参数为:v为10℃/min、t为36 h、N为1。复合材料强化机制为析出相强化、位错强化和细晶强化等。