原位顆粒增強鋁基復(fù)合材料熔體粘度的研究.pdf

1、熔體的粘度是液態(tài)金屬原子遷移的一種表現(xiàn)，是原子間結(jié)合力大小的反映。作為結(jié)構(gòu)敏感物理量之一，熔體的粘度與其結(jié)構(gòu)緊密聯(lián)系。在顆粒增強鋁基復(fù)合材料中，增強顆粒在鋁熔體中分布情況及復(fù)合材料熔體在鑄造過程中流動性及充型能力都可以由粘度的變化反映出來。研究合金及其基復(fù)合材料的粘度變化，可以為獲得復(fù)合材料生產(chǎn)中抑制增強顆粒的團聚，及細小均勻分布的顆粒增強相和控制顆粒沉降提供理論支持。
　　 采用旋轉(zhuǎn)柱體法系統(tǒng)地對純鋁及鋁硅合金在液相線以上不同

2、溫度的粘度進行了測定。實驗結(jié)果表明:隨著溫度的升高，熔體的粘度都呈減小的趨勢;當Si含量增至5％時，熔體的粘度在720～790℃之間存在異常點，粘度減小，可能是熔體結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變;在較大過熱度（△T=100℃或135℃）時，Si含量在不超過7％的條件下，Si含量對Al-Si合金熔體粘度的影響較小;而當Si含量達到9％或11％以上時，Si含量對熔體粘度的影響變大。
　　 在測定鋁硅合金粘度的基礎(chǔ)上分別對TiB2、Al3Ti顆粒增強

3、鋁基復(fù)合材料熔體的粘度進行了研究。結(jié)果表明:在純Al及Al-1Si中加入3％TiB2顆粒時，在一定的溫度范圍（660～730℃和730～775℃）內(nèi)，鋁基復(fù)合材料的粘度隨著溫度的升高而降低，并在730℃時熔體出現(xiàn)不連續(xù)變化，粘度突然增大;在775℃以上時，鋁基復(fù)合材料開始氧化，表現(xiàn)為熔體的粘度開始增大;對于加入3％TiB2的Al-5Si及Al-11Si復(fù)合熔體，粘度在715℃時熔體出現(xiàn)不連續(xù)變化，粘度突然增大。加入Al3Ti顆粒的粘度與

4、溫度變化與TiB2顆粒一致。
　　 對復(fù)合材料熔體的粘度與Si含量的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，在同一溫度下，加入TiB2或Al3Ti顆粒的鋁基復(fù)合熔體的粘度隨著Si含量的增加而減小。對于過熱度與粘度的關(guān)系，結(jié)果表明:隨著過熱度增大，Al3Ti、TiB2顆粒增強復(fù)合材料熔體的粘度減小。對于TiB2顆粒增強復(fù)合材料，過熱度為△T=50℃時，且Si的含量在5％以下時，隨著Si含量的增多，熔體的粘度減小;而Si含量為11％時，粘度增大;在過熱度為1

5、00℃及135℃時，熔體中的原子活動更加劇烈，隨著Si的增大，熔體的粘度減小。加入3％Al3Ti顆粒，復(fù)合材料熔體粘度與過熱度的關(guān)系與加入3％TiB2時，有所差異，△T=50℃時，加入3％Al3Ti的復(fù)合材料熔體的粘度是隨著Si含量的增加粘度增大;△T=100℃或135℃時，復(fù)合材料熔體的粘度隨著Si含量的增加緩慢減小。
　　 結(jié)合Arrhenius粘度模型對Al-Si合金熔體的粘度進行了擬合，過熱度低于100℃時，熔體擬合較好