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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
7000系超高强铝合金是航空航天用主要结构材料。在用商用7000系铝合金的极限强度大约在650MPa~700MPa之间，随着航空航天工业对材料性能提出越来越高的要求，进一步提高该合金的力学性能成为该类材料的研究热点。 为了进一步提高该系铝合金的力学性能，本课题尝试在具有7000系铝合金典型特征的7050铝合金中加入镍，通过原位生长获得Al3Ni金属间化合物增强的铝基复合材料。根据Ni含量的不同我们制备了两种铝基复合材料：7050-5wt%和7050-10wt%，分别用A和B表示。研究了复合材料在铸态、均匀化退火态及其相应的固溶时效状态的组织与力学性能，得出以下主要结论：(1) DSC分析复合材料A和B的初熔点，材料A为473.2℃，材料B为473.1℃。A和B两种复合材料的初熔温度很接近，对他们可以应用相同的热处理制度，这与热力学判定基本一致。(2)金相观察表明：材料A除具有一些初生相，还包含大量的共晶组织，材料B中基本没有共晶组织，具有大量粗大的初生相；对初生相进行能谱分析得知，该初生相为Al3Ni。应用XRD衍射分析表明材料A和B主要组织组成相为α-Al、Al3Ni和MgZn2。(3) 通过文献[104]得到Al3Ni相对材料力学性能的影响可以应用数学模型： 来说明，通过代入相关参数，可以推测出当Al3Ni相的平均直径为5μm时7050/30%Al3Ni的屈服强度为630MPa，远高于7050的屈服强度500MPa(T6)左右，所以我们有对该材料做深入研究的必要。(4)对断口进行分析得知该复合材料的断裂机制主要是以Al3Ni相断裂和界面开裂两种模型为主。对Al3Ni/7050复合材料的强度分析得知，本课题所用复合材料强度低于基体材料原因主要跟以下几方面因素相关：a：高强7050基体合金造成大块Al3Ni增强相断裂；b：Al3Ni相与基体界面产生很大的剪切应力；c：带有尖角的Al3Ni相附近应力集中；d：Al3Ni相的团聚。因此要想提高Al3Ni/7050复合材料的强度可以从以下几方面考虑：减小Al3Ni相的尺寸，提高基体/Al3Ni相界面结合强度；进一步改善Al3Ni相的分布均匀性，防止Al3Ni相偏聚；改变增强颗粒形貌，避免尖状颗粒造成局部应力集中；控制Al3Ni颗粒粒度分布，避免部分颗粒过早断裂等。(5)共晶组织经过长时间的高温保温处理发生明显的球化细化，初生Al3Ni相经过长时间的高温保温处理发生明显的熔断细化和球化。定量金相分析表明：材料A经过468℃/200h时间退火获得了平均直径为3.1μm细小弥散近球状的Al3Ni相，而材料B由于初生相比较粗大，退火熔断球化后的Al3Ni相相对于材料A也要大很多，平均直径为8.4μm。Al3Ni相的主要熔断球化时间段为25h-100h。 Al3Ni相的熔断球化过程主要是依靠化学势的高低驱动Ni原子的扩散来完成的。(6)对不同退火时间后材料中Al3Ni相的体积分数进行定量分析表明：材料A中Al3Ni相的体积分数随着退火时间的延长先降后升，材料B中Al3Ni相的体积分数随退火时间延长基本保持不变。(7)性能测试表明：Al3Ni相的存在可以显著提高7050合金的硬度，经过T6时效，材料A硬度可达191.8HV，材料B的硬度可达236.4HV，都相对于7050变形合金的180HV提高很多。随着退火时间的加长，材料的硬度都是先提高后降低，材料A提高的尤为明显，其经75h退火和T6时效硬度可达208HV，而材料B硬度可达239.5HV。 |
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发表于 2023-9-26 11:59:54
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