毕业设计开题报告

Al₃BC增强铝基复合材料的组织表征与强化行为研究文献综述

前言

铝具有密度低、机械加工性能好、铸造性能好、导热率高、导电性能好、耐蚀性高等优点。此外，铝及其合金具有良好的塑性，高的比强度，符合材料轻量化的发展要求，且铝的价格适中，含量丰富，铝制品在大气中不易锈蚀，有高的回收率，是一种可持续发展的绿色金属^[1,2]。铝及其合金的这些优点，使其越来越广泛地应用于军事、航空航天、汽车、包装、机械、石油化工及电子行业等领域。随着铝合金技术的发展和进步，在铝基体中添加TiB₂、TiC、Al₂O₃等陶瓷颗粒，可以在保持材料自重的同时，使复合材料具有高比强度、高比刚度，优良的导电、导热性，及高韧性、高冲击性能、高耐磨性和低的热膨胀系数等优良性能。而Al₃BC具有形貌圆滑、尺寸小、稳定、弹性模量高的特点。与常用的增强相SiC、Al₂O₃、TiB₂、TiC等相比，Al₃BC的密度仅有2.85g/cm3,和Al (2.70g/cm³)接近，低于SiC( 3.22g/cm³)、Al₂O₃ (3.98g/cm³) 、TiB₂ (4.50g/cm³) 和TiC(4.91g/cm³)。因此，Al3BC在铝合金中的偏析倾向最小^[1,2,3]。综合分析表明，Al3BC适合作为铝合金的增强相。

本课题通过了解Al₃BC增强铝基复合材料的特性，有关的颗粒增强铝基复合材料的制备工艺，探究增强颗粒的分布、取向、与基体的界面等因素对复合材料力学性能的影响规律，特别是揭示粒子分布、取向对颗粒引起的背应力强化贡献的影响。

1、Al₃BC相特点

Al₃BC是一个有前途的相，由Halverson等人首次在B₄C/Al复合材料中描述的X物相^[4]。它是B₄C/Al复合材料中B₄C与铝界面反应的主要产物，对材料的力学性能影响很大^[5-7]。 通过对粉末样品进行X射线检查，Viala等人通过对粉末样品进行X射线检查，报道了Al3BC的晶体晶格，其具有一个六边形单元胞, a = 3.491(2) Aring; ， c =11.541(4) Aring;。后来，Meyer和Hillebrecht合成了纯的Al₃BC，并将其晶体结构定义为铝原子（序列ABACBC）的最接近的填充物，由公共角连接的交替层共边BAl₆八面体和三角双锥酰胺CAl₅。之后，Solozhenko等人报告了Al₃BC的热稳定性，并指出即使在1.6-4.8 Gpa的高压下，直到1700K，相仍保持稳定，这意味着它的高稳定性^[8]。

2、Al₃BC相形成机制

在制备Al-B-C中间合金过程中，石墨与铝基体反应生产Al₄C₃相，而在低温下生成的AlB₂相在高温下会发生溶解，并与Al₄C₃反应生成Al₃BC相。发生主要反应如下式：

4Al（l） 3C（s）——Al4C3（s）

Al₄C₃（s） 3[B] 5Al(l)——3Al₃BC(s)