放电等离子烧结温度对TiB2/Al 复合材料结构与性能的影响

卢 超，张 傲，杨 智，刘 佳，安旭光，孔清泉，冯 威，徐志平

（1.成都大学机械工程学院,四川 成都 610106；2.四川省粉末冶金工程技术研究中心,四川 成都 610106）

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作为一种金属基复合材料，铝基复合材料因在轻金属铝基体中引入增强体而具有密度小、比强度及比模量高、热膨胀系数低、耐疲劳、耐磨损、抗腐蚀等特点，在航空、航天、电子、汽车等工业领域展现出巨大的应用潜力[1−2]。铝基复合材料增强体主要有Al2O3[2−3]、碳纤维[4−5]、石墨烯[6−7]、SiC[8−9]、TiC[10−11]、TiB2[12−13]，此外还出现了金属玻璃[14−15]、高熵合金[16−17]、玄武岩[18]等作为增强体的相关报道。与其它增强体相比，TiB2不仅具有高强度、高硬度等特点，还兼具优良的金属相容性及抗腐蚀耐磨性，能有效实现铝基金属材料的增强增韧。因此，TiB2颗粒增强铝基复合材料的研究成为了近些年该领域关注的热点[19−20]。如Mozammil 等[21]研究发现，TiB2原位增强铝基合金Al-4.5%Cu-xTiB2(x=3%，6%，9%,12%)的硬度、屈服强度、拉伸强度和伸长率均优于Al-4.5%Cu 合金；Dipankar 等[22]发现，TiB2颗粒增强铝基复合材料Al2024-xTiB2(x=3%，6%,9%)比Al2024 合金具有更低的摩擦系数和磨损率，其耐磨性更佳；Yang 等[23]利用TiB2颗粒对铝基合金Al-Zn-Mg-Cu 进行弥散强化，所制备纳米复合材料的弹性模量、屈服强度及拉伸强度均有着较大提升。

在TiB2/Al 复合材料的制备过程中，尺寸小至纳米级的TiB2颗粒由于受高的表面能、静电吸引力或氢键/化学键作用而发生团聚，导致其无法在Al基体中均匀分散，不利于复合材料性能的提升。从这个角度考虑，以微米级TiB2颗粒作为纯Al 基体的增强体是一种较好的选择。粉末冶金法是制备金属基复合材料的传统技术，通过将基体和增强体按比例均匀混合，再经过成型和烧结工艺制备出所需的复合材料。……