形变参数对B_(4)C_(P)/6061Al复合材料热变形行为的影响

通过对B_(4)C_(P)/6061Al复合材料进行热压缩实验,系统研究了不同温度和应变速率对其流变应力和微观组织演变的影响。采用EBSD表征方法分析了复合材料的晶粒形貌、取向差角分布和晶粒尺寸的演变规律。结果表明,动态再结晶是复合材料热变形过程中的主要软化机制。随着温度的升高和应变速率的降低,平均晶粒尺寸和大角度晶界比例逐渐增大,在高温低应变速率下,B_(4)C的加入限制了DRX晶粒的生长,导致生长的DRX晶粒被拉长。

B元素添加对超声辅助铸造法制备B_(4)C_(p)/Al复合材料显微组织和力学性能的影响

通过在Al-B_4C-K_2TiF_6反应体系中添加KBF_4引入B元素,采用超声辅助铸造法制备B_(4)C_(p)/Al复合材料。研究B元素添加对复合材料显微组织、力学性能及界面反应机理的影响。实验结果表明,添加B元素可以改变B_(4)C_(p)/Al的界面结构,使更多的小粒径TiB_2颗粒分布在基体中,因此空化和声流效应进一步增强,熔体中的B_4C团簇被破碎,使复合材料组织更加均匀、综合力学性能得到改善。

B_(4)C_(p)/6061Al复合材料的热变形组织演变研究

为探究B_(4)C_(P)/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B_(4)C_(P)/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。

B_(4)C/6061Al复合材料的制备及其组织和拉伸性能研究

Al基复合材料可以充分发挥增强体与Al合金的性能协同作用,在保持Al合金低密度和良好的加工性能的基础上,进一步显著提高其强度和韧性。因此,在新一代运动器械中复合材料展现出了令人瞩目的应用前景。采用粉末冶金法制备了40vol%B_(4)C/6061Al复合材料,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和拉伸试验等对B_(4)C/6061Al复合材料组织、拉伸性能及强化机理进行研究。结果表明,试验制备出的40vol%B_(4)C/6061Al复合材料组织致密,颗粒分散均匀,无较明显的孔洞出现。复合材料的抗拉强度较纯6061Al合金的增加约58.43%,且具有较好的加工成形性能。TEM表征结果表明,复合材料的强化效果不仅来源于B_(4)C颗粒的引入,还得益于B_(4)C颗粒与Al界面的良好结合以及Al基体中弥散分布的球形β'纳米析出相。

热轧高含量B_(4)C颗粒增强Al基复合材料的成形性能

高含量B_(4)C(B_(4)C≥30wt%)颗粒增强Al基(B_(4)C_(P)/Al)复合材料具有优异的结构和功能特性,尤其是具有优异的中子吸收性能,在核防护领域被用做屏蔽材料使用。但由于高含量B_(4)C颗粒的加入,使B_(4)C_(P)/Al复合材料变形困难。采用ABAQUS数值模拟方法对不同变形量下B_(4)C_(P)/Al复合材料的热轧过程进行数值模拟分析,在480℃温度下对热压烧结的B_(4)C_(P)/Al复合材料坯料进行轧制,并对其微观组织和力学性能进行分析。数值模拟结果表明,热轧变形量达到60%以上时,B_(4)C_(P)/Al复合材料板材表面中间区域应力较小,侧面应力较大,在板材边缘容易产生残余应力。研究结果表明,随轧制下压量的增加,B_(4)C_(P)/Al复合材料中B_(4)C颗粒分布明显均匀,位错密度增加。当轧制变形量达到70%时,B_(4)C_(P)/Al复合材料的屈服强度提高至249.46 MPa,极限抗拉强度提高至299.56 MPa。在拉伸过程中,B_(4)C颗粒优先断裂,但并未与基体界面脱黏,B_(4)C颗粒承受了主要载荷,Al基体发生塑性流动,从而提高了B_(4)C_(P)/Al复合材料的强度。

双屏蔽(B_(4)C-W)/6061Al层状复合板设计与性能

基于B_(4)C和W良好的屏蔽中子和γ射线性能,采用6061铝合金作为基体,设计了一种新型双屏蔽(B_(4)C-W)/6061Al层状复合材料,通过放电等离子烧结后加热轧制成板材,对制备的复合材料微观组织和力学性能进行了研究。结果表明,屏蔽组元B_(4)C和W颗粒均匀地分布在6061Al基体中,层界面、B_(4)C/Al、W/Al异质界面之间结合良好,无空隙和裂纹。在颗粒与基体界面处形成扩散层,扩散层的厚度约为6μm (W/Al)和4μm (W/Al)。轧制态的(B_(4)C-W)/6061Al层状复合板的屈服强度(109 MPa)和极限抗拉强度(245 MPa)明显优于烧结态的复合材料,但断裂韧性降低。强度提高的原因主要是轧制后颗粒的二次分布、均匀性及界面结合强度提高,基体合金的晶粒尺寸减小,位错密度增加。层状复合板的断裂方式为基体合金的韧性断裂和颗粒的脆性断裂。