【摘 要】
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Al-Cu-Fe系准晶颗粒由于其优异力学性能和低热膨胀系数适合作为铝基复合材料的增强组元,以改善材料的热膨胀行为。本文首先采用普通铸造法制备Al63Cu27-xFe10+x（x=0,2,4）准晶合金,并研究热处理后准晶的微观组织,分析准晶相与热处理工艺之间的关系;对Al63Cu25 Fe12准晶合金进行球磨处理,以获得尺寸均匀的准晶颗粒;通过半固态铸造法,将Al63Cu25Fe12准晶颗粒加入70
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Al-Cu-Fe系准晶颗粒由于其优异力学性能和低热膨胀系数适合作为铝基复合材料的增强组元,以改善材料的热膨胀行为。本文首先采用普通铸造法制备Al63Cu27-xFe10+x（x=0,2,4）准晶合金,并研究热处理后准晶的微观组织,分析准晶相与热处理工艺之间的关系;对Al63Cu25 Fe12准晶合金进行球磨处理,以获得尺寸均匀的准晶颗粒;通过半固态铸造法,将Al63Cu25Fe12准晶颗粒加入7075合金,探究制备工艺、准晶加入量及热处理工艺对所制备复合材料组织与性能的影响,得到以下主要结论:普通铸造法所制备的Al-Cu-Fe系准晶合金,其铸态相组成包括:τ相、Ⅰ相、β相和λ相。DSC差热分析表明了λ相、β相、Ⅰ相和τ相的转变温度依次为:1143℃、975℃、874℃和702℃。Al63Cu27-x Fe10+x（x=0,2,4）合金组织表明,Al含量一定时,随着Cu含量减少、Fe含量增加,枝晶λ相变大,准晶Ⅰ相增多。经过750℃和800℃保温处理时,发生β+τ→Ⅰ的转变,λ、β、τ相含量显著减少,准晶Ⅰ相增多。采用半固态铸造法将Al63Cu25Fe12准晶颗粒与7075合金进行复合。对精炼除气和未精炼除气的两种（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料进行了相同条件的热处理,显微组织观察表明,当准晶添加量为10wt.%时,未精炼除气的（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料经480℃固溶处理和120℃时效处理后发现了准晶Ⅰ相的存在。这是由于铸造过程中7075合金熔体对Al63Cu25Fe12准晶颗粒的润湿性较差,准晶在熔体中分布不均匀,局部高含量的Fe、Cu原子与基体中的Al原子发生反应,分别生成准晶λ相和θ相;在热处理过程中,Fe原子和Cu原子和基体Al原子反应结合形成准晶Ⅰ相。力学性能测试表明,当7075合金中准晶添加量为10 wt.%时,未精炼除气的（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料具有较优的力学性能。为消除复合材料中的铸造缺陷、使组织均匀化,在400℃,0.5-1.0m/min挤出速率条件下,对未精炼除气的（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料进行挤压。（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料组织在挤压过程中,准晶颗粒和晶界周围的金属间化合物均匀粉碎。挤压后的（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料组织中均观察到准晶Ⅰ相:准晶Ⅰ相被准晶λ相包裹住,形成一圈亮白色的物质。力学性能测试表明,挤压处理可有效提高复合材料室温抗拉强度。当准晶添加量为10wt.%时,（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料获得抗拉强度极值475MPa。复合材料热膨胀性能研究表明,向7075合金中引入低热膨胀系数的Al63Cu25Fe12准晶,可使合金的线膨胀系数显著降低。与7075合金的线膨胀系数27.86×10-6/℃相比,挤压态10wt.%（Al63Cu25Fe12）p/7075复合材料的线膨胀系数最低可达19.18 ×10-6/℃。
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