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    188宝金博页面版: 原位自生Al-Cr ／Al复合材料制备及性能的研究

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    内容提示： 原位自生 Al-Cr/Al 复合材料制备及性能的研究张 坚，王秋林，胡 勇，袁 文(华东交通大学机电工程学院，江西 南昌 330013)摘 要： 利用正交实验对 Al 和 Cr 生成的金属间化合物增强铝基复合材料进行硬度测试，探究各因素、水平对铝的增强效果，并找出最优方案。结果表明，Al-Cr/Al 复合材料通过机械搅拌铸造法能成功制备；复合材料的硬度得到显著提高，最高可增强 241%；其影响因素的大小依次是铬含量、铬粉粒径、搅拌温度、搅拌时间；实验的最优方案：铬含量 12%，搅拌温度 915℃，搅拌时间 4 min，铬粉粒径 48 μm。关键词： 铝基复合材料；原位自生；显微组织；正交实验；硬度中图分类号： TB331...

    文档格式：PDF | 页数：3 | 浏览次数：12 | 上传日期：2016-10-04 12:32:15 | 文档星级：
    原位自生 Al-Cr/Al 复合材料制备及性能的研究张 坚，王秋林，胡 勇，袁 文(华东交通大学机电工程学院，江西 南昌 330013)摘 要： 利用正交实验对 Al 和 Cr 生成的金属间化合物增强铝基复合材料进行硬度测试，探究各因素、水平对铝的增强效果，并找出最优方案。结果表明，Al-Cr/Al 复合材料通过机械搅拌铸造法能成功制备；复合材料的硬度得到显著提高，最高可增强 241%；其影响因素的大小依次是铬含量、铬粉粒径、搅拌温度、搅拌时间；实验的最优方案：铬含量 12%，搅拌温度 915℃，搅拌时间 4 min，铬粉粒径 48 μm。关键词： 铝基复合材料；原位自生；显微组织；正交实验；硬度中图分类号： TB331 文献标识码： A 文章编号： 1000-8356(2012)07-0759-03Research on Preparation and Property of In-situ Synthesis Al-Cr/Al CompositesZHANG Jian, WANG Qiu-lin, HU Yong, YUAN Wen(School of electrical and mechanical engineering, East China Jiaotong University, Nanchang 330013, China)Abstract ： The hardness of Al-based composite material enhanced with intermetallic compounds of Al and Cr was tested byorthogonal experiment to explore the enhancing effects of factors and levels in the preparation of composite material on propertyesand find out the best plan. The results show that, Al-Cr/Al composite materials can be successfully prepared by mechanical mixingcasting method. The hardness of the composites is significantly improved, the maximum can be increased by 241%. The influencingfactors are in the order of the chromium content, the size of chromium powder particle, the mixing temperature and stirring time.The optimal scheme of experiment is chrome content 12%, mixing temperature 915 ℃, stirring time 4 min and chrome powderparticle size 48 μm.Key words ： Al-based composite materials; in-situ synthesis; microstructure; orthogonal experiment; hardness铝基复合材料具有比强度高，比刚度高，高温性能好，阻尼性能好，热膨胀系数低等优越性能，因此备受材料研究者的关注 ［ 1 ， 2 ］ 。 其制备方法分为 2 类，外加法和原位自生法。原位自生的铝基复合材料，增强相与基体的相容性较好，界面干净，无污染，粒子相对细。⒔饩隽送饧臃岩越饩龅募性游、 界面反应及颗粒与基体之间润湿性等问题 ［ 3~6 ］ ，因而受到更多的青睐。 到目前为止，很少有人将铬用来提高铝的性能。 由 Al-Cr 相图 ［ 7 ］ 知， Al 和 Cr 扩散过程中将形成 Al 7 Cr 、 Al 11 Cr 2 、 Al 4 Cr等相。 根据文献［ 8 ］， Al 和 Cr 在 600 ℃ 时，可以形成 Al 4 Cr的金属间化合物。 王渠东等人 ［ 9 ］ 采用预热金属型离心铸造 Al-Cr 合金，获得外层偏聚梯度分布的 Al 7 Cr ，这种复合材料具有较好的强韧性。 本文利用 Al 和 Cr 生成的金属间化合物作为增强相， 提高铝基复合材料的力学性能。为获得较好的实验结果，采用正交实验方法优化实验过程。2 实验方法2.1 实验材料及正交设计用工业纯铝 ( 铝锭 ) 作为复合材料的基体，以 4 种不同粒径的金属铬粉为增强材料。将金属铬粉的含量，搅拌温度， 搅拌时间以及铬粉粒径作为实验的 4 个因素，每个因素选取 4 个水平，如表 1 。2.2 复合材料的制备先将电阻炉升温到 720 ℃ ，把铝放入坩埚中；继续升温到搅拌温度以下 50 ℃ 时， 加入经 200 ℃ 预处理 2 h的金属铬粉；继续升温到搅拌温度时，采用自制的三叶搅拌器搅拌，目的是让 Al 和 Cr 充分反应；搅拌完成后，采用自制真空吸铸器浇注成 准10 mm 试样，最后加工成表 1 正交实验因素水平表Tab.1 Factors and levels of orthogonal experiment因素A铬含量w(%)B搅拌温度T/℃C搅拌时间t/minD铬粉粒径d/μm水平 1 5 870 3 150水平 2 8 885 4 75水平 3 10 900 5 48水平 4 12 915 6 38收稿日期： 2012-03-24 ； 修订日期： 2012-04-24基金项目：国家自然科学基金资助项目 (51165008 ， 51001047) ；江西省科技支撑项目 ( 赣财教［ 2011 ］ 125 号 )作者简介：张 坚 (1961- ) ，浙江绍兴人，博士，教授 . 主要从事材料表面工程和激光成形技术研究 ． E-mail:zhj6115@126.com● 材料开发 Materials Development ●Vol. 33 No. 7Jul. 2012铸造技术FOUNDRY TECHNOLOGY 759· ·

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