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稀土Ce对TiB2-ZL205A复合材料热裂倾向性及高温力学性能的影响研究

摘要：

本研究通过添加稀土Ce元素，对TiB2/ZL205A复合材料的热裂倾向性和高温力学性能进行了深入研究。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射仪等测试手段，对复合材料的微观组织和相结构进行了分析。并通过热裂敏感试验和高温拉伸试验，对样品在高温下的裂纹扩展行为和力学性能进行了测试。结果表明，稀土Ce的加入可以显著改善复合材料的热裂倾向性，并提高其高温力学性能。

1.引言

TiB2/ZL205A复合材料因具有高强度、高硬度和高耐磨性等优异性能，在航空航天、汽车制造和机械工程等领域得到了广泛应用。然而，由于其易于发生热裂现象，限制了其在高温环境下的应用。因此，研究如何提高TiB2/ZL205A复合材料的热裂倾向性和高温力学性能，具有重要的科学意义和工程应用价值。

2.实验材料与方法

本研究所用的TiB2/ZL205A复合材料的基体为ZL205A铝合金，增强相为TiB2颗粒。通过溶解法将稀土Ce添加到铝合金基体中，制备出含有不同Ce含量的复合材料样品。利用金相显微镜观察样品的显微组织特征。采用扫描电子显微镜（SEM）观察复合材料的断口形貌，并使用能谱仪分析样品中的元素组成。通过拉伸试验机，在高温下对样品进行拉伸试验，得到样品的高温力学性能。同时，利用热裂敏感试验方法，观察样品在高温环境下的裂纹扩展行为。

3.结果与讨论

金相显微镜观察结果显示，稀土Ce显著改变了复合材料的显微组织。添加稀土Ce后，TiB2颗粒分布更加均匀，并且与铝基体形成了更好的结合。SEM观察结果显示，添加稀土Ce后，样品的断口形貌发生明显变化，出现了更多的塑性变形区域。能谱仪分析结果显示，样品中的Ce元素分布均匀，并且与其他元素形成良好的化学结合。

拉伸试验结果显示，添加稀土Ce后，样品的高温力学性能得到了显著提高。在高温下，样品的屈服强度和抗拉强度均得到了明显提升。同时，稀土Ce的添加还降低了样品在高温下的塑性变形速率，提高了其抗高温蠕变性能。热裂敏感试验结果显示，稀土Ce的加入显著减少了样品的热裂倾向性。在高温环境下，样品的裂纹扩展速率明显降低，出现的裂纹数量也减少。

4.结论

本研究通过添加稀土Ce元素，成功地改善了TiB2/ZL205A复合材料的热裂倾向性，并提高了其高温力学性能。稀土Ce的加入使得复合材料的显微组织更加均匀，并提高了其与基体的结合性能。同时，稀土Ce还能显著降低样品在高温下的热裂倾向性，提高了其抗高温蠕变性能。本研究的结果对于进一步提高TiB2/ZL205A复合材料的高温应用性能具有重要的参考价值通过添加稀土Ce元素，成功地改善了TiB2/ZL205A复合材料的热裂倾向性，并提高了其高温力学性能。稀土Ce的加入使得复合材料的显微组织更加均匀，并提高了其与基体的结合性能。同时，稀土Ce还能显著降低样品在高

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