题目：热处理及塑性变形对原位生成Al3Ti/7050铝基复合材料组织及力学性能的影响

7000系超高强铝合金是航空航天用主要结构材料。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。

本课题尝试在该系铝合金中加入钛，通过原位生长获得Al3Ti金属间化合物增强相的铝基复合材料。利用原位自生反应在7050高强铝合金的基础上制备了Ti含量不同的两种铝基复合材料：7050-1wt%Ti和7050-5wt%Ti，分别用A和B表示。本实验重点研究了复合材料在铸态、轧制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分析表明复合材料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。

    （2）通过XRD分析得知在复合材料A和B中都形成了Al3Ti相，并证明材料中加入的Ti全部转换为了Al3Ti，而没有其他金属间化合物如Ti2Al5和Ti2Al相出现，同时通过电子探针证实材料中的增强颗粒为Al3Ti。

（3）铸态组织中当Ti的含量为1wt%时，形成的增强颗粒以球状和板条状存在，当Ti的含量增加到5wt%时，此时增强颗粒呈现板条状和针状。

（4）轧制处理使复合材料中的增强相分布更加均匀，同时铸态组织中存在的孔隙缺陷在轧制结束后得到明显的改善，材料的孔隙度从5.5%降至2%（材料A）和从11.5%降至7.5%（材料B）。

（5）轧制处理过程中，宏观硬度和显微硬度呈现增加趋势，材料轧制到4mm时，材料的宏观硬度分别为151.2HB（材料A）和160.4HB（材料B），相对于基体合金(90.2HB)分别提高了68%和79%；显微硬度也分别达到了119.5HV（材料A）和134.2HV（材料B），相对于基体合金的显微硬度（87.2HV）分别提高了37%和53.9%。

（6）轧制试样固溶时效处理后，增强颗粒中尖锐的角已经大大减少，绝大多数都呈球状分布，但复合材料的宏观硬度分别降低至136.3HB（材料A）和142.6HB（材料B），相对于T6处理的基体合金（135HB），材料A的硬度增加不明显，材料B的硬度提高了5.6%。显微硬度都明显提高，相对于T6处理的基体合金显微硬度（184.6HV），材料A的硬度为186.2HV，材料B的显微硬度为196.8HV。

（7）对断口进行分析得知该复合材料的断裂机制主要是以Al3Ti相断裂和界面开裂两种模型为主。对Al3Ti/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Al3Ti增强相断裂；b：Al3Ti相与基体界面产生很大的剪切应力；c：带有尖角的Al3Ti相附近应力集中。要想进一步提高材料的强度，应从以下几个方面考虑：防止在材料制备过程中出现缺陷；同时在制备复合材料的时候应尽可能的减小增强颗粒的尺寸；尽可能使得增强颗粒在基体中均匀分布；改变增强颗粒形貌使其成为球状或者近球状避免存在尖角造成局部应力集中。