摘要：原位自生法制备颗粒增强铝基复合材料被认为是提高传统铝合金强度的一种有效方法，但是由于所生成的陶瓷颗粒易发生团聚，这极大的削弱了陶瓷颗粒的增强作用，解决颗粒团聚成为进一步提高复合材料性能的难题，本研究通过添加稀土Ce来解决颗粒团聚的问题。
原位自生法制备颗粒增强铝基复合材料被认为是提高传统铝合金强度的一种有效方法，但是由于所生成的陶瓷颗粒易发生团聚，这极大的削弱了陶瓷颗粒的增强作用，解决颗粒团聚成为进一步提高复合材料性能的难题，本研究通过添加稀土Ce来解决颗粒团聚的问题。
【研究亮点】
在实验过程中通过引入稀土Ce来提高复合材料中增强体颗粒的分散性，同时促进了晶粒的细化。
【全文导读】
昆明理工大学卢德宏等教授等在2024年第44卷第10期《特种铸造及有色合金》期刊上发表了题为“Ce对TICp+TiB2p/ZL205A复合材料组织及性能影响”的文章，作者以钛粉、碳化硼粉、铝粉和ZL205A为原料，采用接触搅拌法制备了TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料，研究了稀土Ce含量对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明，添加Ce改善了TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料中增强颗粒在基体中的分散效果，抑制了复合材料中颗粒的团聚，并细化了晶粒尺寸。稀土含量为0.1%时，颗粒分散均匀性良好，晶粒尺寸细化最明显。挤压后TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料的抗拉强度、伸长率分别为426.3 MPa、1.56%。
【图文解析】
本研究以钛粉、碳化硼粉、铝粉和ZL205A为原料，采用接触搅拌法制备了TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料。研究了稀土Ce含量对复合材料微观组织和力学性能的影响。
介绍了TiCp+TiB2p /ZL205A复合材料的制备及实验过程：首先， 通过添加Al-5Ce中间合金锭引入稀土元素Ce,使用AI粉、 TI粉、B4C粉制备预制体。然后，将混合粉末冷压成形制成试样，烘干处理后，将坯体熔于AI液中，保温并进行电磁搅拌，促进增强颗粒分散。保温结束后，向复合材料中添加不同质量分数的AI-5Ce块，保温后加入C2C|6除杂，浇注成铸态复合材料圆锭。最后，将圆锭加热、挤压、热处理，加工成标准拉伸试样。通过光学显微镜、XRD、SEM等手段对材料进增强颗粒分散。保温结束后，向复合材料中添加不同质量的AI-5Ce块，保温后加入C2CI6除杂，浇注成铸态复合材料圆锭。最后，将圆锭加热、挤压、热处理，加工成标准拉伸试样。通过光学显微镜、XRD、SEM等手段对材料的相组成、显微组织和拉伸断口形貌进行表征，井测试室温下的拉伸性能。
结果表明，Ce元素的添加改善了TiCp+TiB2p /ZL205A复合材料中增强颗粒在基体中的分散效果，抑制了复合材料中颗粒的团聚，并细化了晶粒尺寸。在稀土含量为0.1 %时，颗粒分散均匀性良好，晶粒尺寸细化最明显。挤压后TiCp+TiB2p /ZL205A复合材料的抗拉强度、延伸率分别为426.3 MPa、1.56 % 。
图1不同Ce含量下铸态TiCp +TiB2p /ZL205A复合材料XRD图
图2不同Ce含量挤压态TiCp +TiB2p /ZL205A复合材料的金相组织
图3Ce含量0.1%挤压态TiCp +TiB2p /ZL205A复合材料SEM图和元素面扫描图
图4不同Ce含量TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料应力-应变曲线
图5不同Ce含量挤压态TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料断口SEM图
【主要结论】
在TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料中加入Ce，可以在颗粒与基体之间形成一个界面层，使得颗粒与颗粒之间不易发生黏连，从而改善颗粒团聚的问题，使颗粒分散更均匀。当Ce含量为0.1%时，颗粒分散均匀，表面干净，铸造缺陷较少，颗粒较细。但是随着Ce含量增加，界面层脆化，导致性能下降，因此稀土含量为0.1%时，材料的抗拉强度达426.3MPa。但是颗粒的引入会破坏ZL205A的基体连续性，使其塑性变差。
【文章来源】
特种铸造及有色合金2024年第44卷第10期，欢迎引用！
【作者团队介绍】
卢德宏
卢德宏，男，教授，博士生导师。1968年10月生。1999年毕业于上海交通大学材料学专业，获工学博士学位；2007－2008年英国曼彻斯特大学访问学者。目前在昆明理工大学材料科学与工程学院任教。国家自然科学基金通讯评议专家；云南省铸造学会秘书长。
主持国家自然科学基金2项，云南省自然科学基金2项；参加国家973预研、863、国家自然科学基金重点等项目多项；在Wear、Journal of materials processing technology、复合材料学报等国内外刊物发表科研论文80余篇，有50余篇被SCI、EI收录；获得云南省发明一等奖1项、云南省科技进步二等奖和三等奖各1项；获授权国家专利5项。
主要研究方向：复合材料、耐磨材料、先进凝固成形技术，即研究金属基复合材料及其在耐磨、耐腐蚀、耐热等领域的应用。
【引用格式】
丰翔，柏瑶一，卢德宏. Ce对TiCp+TiB2p/ZL205A复合材料组织及性能影响［J］. 特种铸造及有色合金，2024，44（10）：1 302-1 307.
FENG X，BAI Y Y，LU D H. Effects of Ce on microstructure and properties of TiCp+TiB2p/ZL205A composites［J］. Special Casting & Nonferrous Alloys，2024，44（10）：1 302-1 307.
来源：特铸杂志