Al3Ti具有低密度(3.36g/cm3)、高熔點(1350℃)、高彈性模量(217GPa)及良好的耐蝕性能,因而備受觀注,是非常理想的原位增強相。采用常規鑄造法制備的Al3Ti增強鋁基復合材料中,Al基體上分布著粗大樹枝狀或針狀的初生DO22-Al3Ti,這種形態的Al3Ti嚴重惡化Al3Ti增強鋁基復合材料的力學性能,從而在一定程度上限制它的發展。本文以工業鈦劑和純鋁為反應物,通過熔體反應法,采用不同材質、形狀的模具澆注制備了Al3Ti/Al復合材料,并研究了凝固速率對該復合材料微觀組織的影響。
實驗用原材料為工業用鋁錠(純度99.9%)和工業鈦劑(含Ti量為75wt.%),余為熔鹽類將反應物工業鈦劑在研缽中研磨15min,使用千斤頂和模具進行壓制,壓制壓力為40MPa,獲得準15mm的圓柱體鈦劑小塊,然后在250℃下烘烤3h。將工業純鋁放入石墨坩堝中,將其置于井式電爐中進行熔煉,將鋁錠加熱至750℃熔化后,使用六氯乙烷進行精煉,升溫至900℃后,加入鈦劑(Ti的加入量占熔體1wt%,理論上反應生成Al3Ti體積分數為2.1%),然后使用攪拌棒攪拌5min后保溫15min以保證熔體成分均勻。然后在900℃時直接澆入模具中。本研究采用的澆注模具有兩種:砂型和銅模。
不同凝固速率對Al3Ti顆粒的形貌及尺寸有著較大的影響。在較慢的凝固速率下,Al3Ti呈長針狀,長度在50~150μm;在較快的凝固速率下,Al3Ti呈短棒狀,長度在10μm左右,但是在銅模凝固層最薄處的組織中Al3Ti呈四角形狀,尺寸在10μm以下。隨著凝固速率的增加,Al3Ti/Al復合材料的晶粒尺寸逐漸變小。









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