脉冲磁场处理颗粒增强铝基复合材料的组织演变

李桂荣^1,2,3，王宏明¹，袁雪婷¹，蔡云¹

1. 江苏大学材料科学与工程学院2. 上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室3. 中国科学院低温工程学重点实验室(理化技术研究所)

摘 要：研究了脉冲磁场冲击处理时固态金属基复合材料的组织演变规律,观察微观组织演变并进行了机制分析。通过熔体直接反应法制备了原位纳米Al2O3颗粒增强7055铝基原位复合材料,颗粒平均粒径42.3 nm,颗粒与基体无明显取向关系,存在较高错配度和内应力,处于结构失稳状态。在磁感应强度1 T、2 T和3 T条件下对片状复合材料进行脉冲冲击处理,处理后的试样中位错表现出"高密度、多形貌"特征。计算表明,脉冲磁场的磁压强小于材料的室温屈服强度,塑性变形的主要诱因是磁致塑性效应。此时位错具有顺磁性障碍的特征,磁场降低位错形核能、促进位错运动、提高位错密度并促进内应力释放,位错密度随磁感应强度增加而增加。磁感应强度为3 T时,在得到最大位错密度的同时完全释放内应力。位错形貌呈现出多样化特征,有线型、缠绕型、环型和螺线型等,其中环型位错是位错运动和内应力释放的主要模式,并有助于提高材料强度。在铸态试样中原子排布规则,脉冲磁场冲击处理后出现了错排原子面、原子排列转向、层错和变形孪晶组织,证实了塑性变形的存在。高密度位错运动分离形成了层错,层错动态叠加形成了变形孪晶。

关键词：复合材料;磁致塑性;组织演变;脉冲磁场;