Microstructure-property analysis of ZrB 2 /6061Al hierarchical nanocomposites fabricated by direct melt reaction

材料科学 微观结构 复合数 纳米复合材料 等轴晶 复合材料 延伸率 延展性(地球科学) 材料的强化机理 合金 蠕动 极限抗拉强度
作者
Rui Yang,Zhenya Zhang,Yutao Zhao,Gang Chen,Manping Liu,Lei Jiao,Ling Chen
出处
期刊:Materials Characterization [Elsevier BV]
卷期号:112: 51-59 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.matchar.2015.12.012
摘要

In our research, we successfully fabricated ZrB2/6061Al hierarchical nanocomposites by direct melt reaction between halide salts (KBF4 and K2ZrF6) and Al. The unique microstructure comprised two levels: 6061Al matrix reinforced by the clusters (level II composite) and the cluster itself consisting of ZrB2 nanodispersoids in an Al matrix (level I composite). Experimental observations demonstrated that the formation of level I composite depended on the reactive route, while the grain refinement in level II composite through varying ZrB2 content was owing to grain growth restriction. Compared with the unreinforced matrix, the prepared nanocomposites were significantly and simultaneously hardened, strengthened and made more ductile. The well-balanced strength and elongation achieved in 2 vol.% ZrB2/6061Al composite were substantially improved to approximately 1.52 and 2.75 times those of the 6061Al alloy. Quantitative analysis of the strengthening mechanism indicated that quench strengthening contributed the most to the yield strength of the composites. The impressive ductility increase was attributed to the presence of plastic slip bands and equiaxed dimples induced by the toughened clusters.
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