攪拌法制備碳化硅顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料及性能研究.pdf

1、鎂合金屬于密度較小的金屬結(jié)構(gòu)材料，且比強(qiáng)度高。SiC顆粒具有強(qiáng)度高、模量大、導(dǎo)熱性好，且與鎂合金熔液潤濕性良好等優(yōu)點(diǎn)。SiC顆粒作為增強(qiáng)體制備的鎂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的性能，尤其耐磨性能相較基體合金得到明顯的提高。
　　本研究選用AZ91D鎂合金作為合金基體，平均粒徑為50μm的SiC顆粒為增強(qiáng)相，采用機(jī)械攪拌爐制備了15vol-％SiCp/AZ91復(fù)合材料，利用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)及能譜測(cè)試(EDS)分析了復(fù)合材

2、料的顯微組織、界面結(jié)合情況，并研究了攪拌溫度、攪拌時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)于復(fù)合材料顆粒均勻性的影響。隨后，分別在300℃、400℃和500℃對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行高溫壓縮實(shí)驗(yàn)，研究了同等壓力下不同溫度對(duì)復(fù)合材料顆粒均勻性的進(jìn)一步影響。最后，對(duì) AZ91D合金及不同溫度高溫壓縮后的復(fù)合材料進(jìn)行了摩擦磨損實(shí)驗(yàn)，繪制了摩擦磨損曲線并通過磨痕形貌分析了磨損機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明：585℃進(jìn)行半固態(tài)攪拌，攪拌速度為300r/min，當(dāng)攪拌時(shí)間為3min

3、時(shí)，SiC顆粒分布極不均勻，有大量團(tuán)聚現(xiàn)象；當(dāng)攪拌時(shí)間為13min時(shí)，SiC顆粒分布不均勻，有大片空隙及團(tuán)聚；當(dāng)攪拌時(shí)間為23min時(shí)，SiC顆粒分布較均勻；當(dāng)攪拌時(shí)間為33min時(shí)，SiC顆粒分布較均勻，并沒有明顯變化。
　　高溫壓縮試驗(yàn)中，在同等壓力下適當(dāng)?shù)母邷貕嚎s變形可以明顯改善顆粒的微觀分布，有效消除復(fù)合材料微觀顆粒分布不均勻現(xiàn)象，分析了300℃、400℃和500℃三個(gè)壓縮溫度下的復(fù)合材料微觀組織的顆粒分布均勻性，確定了4

4、00℃和500℃為復(fù)合材料高溫壓縮實(shí)驗(yàn)適當(dāng)?shù)臏囟裙に噮?shù)。
　　摩擦磨損實(shí)驗(yàn)中，比較壓縮溫度為300℃、400℃和500℃的復(fù)合材料摩擦磨損曲線，壓縮溫度為500℃的復(fù)合材料平均摩擦系數(shù)最大，壓縮溫度為300℃的復(fù)合材料平均摩擦系數(shù)較小，而壓縮溫度為400℃的復(fù)合材料平均摩擦系數(shù)最小。比較同時(shí)間段(2h)的AZ91D鎂合金基體與復(fù)合材料的摩擦磨損曲線，復(fù)合材料的耐磨性較合金基體提高了20%，復(fù)合材料的平均摩擦系數(shù)較合金基體降低了1