（亞微米+微米）雙尺寸SiCp增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料壓縮變形行為及高溫變形機(jī)理.pdf

1、本文通過(guò)半固態(tài)攪拌鑄造法制備出雙尺寸(亞微米+微米)SiCp\AZ91鎂基復(fù)合材料，研究了雙尺寸SiCp復(fù)合材料中不同體積比的增強(qiáng)相對(duì)基體顯微組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。并對(duì)AZ91合金和S-1.5+10-8.5復(fù)合材料進(jìn)行了熱壓縮實(shí)驗(yàn)，研究其高溫變形行為。同時(shí)采用動(dòng)態(tài)材料模型結(jié)合材料的不可逆熱力學(xué)原理，得到了S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的加工圖，結(jié)合顯微組織觀察，優(yōu)化和確定S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的熱加工工藝參數(shù)。結(jié)合光學(xué)顯

2、微鏡和掃描電子顯微鏡揭示不同變形條件下顯微組織的演變規(guī)律，分析合金和S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的高溫壓縮變形機(jī)制。
　　研究結(jié)果表明，SiCp的加入可以有效的細(xì)化基體晶粒尺寸。隨著0.2umSiCp和10umSiCp體積比的增加，亞微米顆粒密集區(qū)(PDRs)增大，使基體的平均晶粒尺寸進(jìn)一步降低。且0.2um SiCp的晶粒細(xì)化效果相對(duì)于10um SiCp的更為顯著。S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的屈服強(qiáng)度和極限抗拉強(qiáng)度明顯

3、高于只加入單一10um SiCp的復(fù)合材料，并且當(dāng)0.2um與10um SiCp體積比為1.5∶8.5時(shí)，材料的綜合力學(xué)性能最高。S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制主要為:位錯(cuò)強(qiáng)化機(jī)制、載荷傳遞作用、細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制和Orowan強(qiáng)化機(jī)制，其中，位錯(cuò)強(qiáng)化機(jī)制和細(xì)晶強(qiáng)化機(jī)制起主導(dǎo)作用。
　　研究AZ91合金和S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的高溫壓縮流變行為發(fā)現(xiàn):當(dāng)應(yīng)變量固定時(shí)，隨著變形溫度的升高和應(yīng)變速率的降低，合金和S-1.

4、5+10-8.5復(fù)合材料呈現(xiàn)相同的變化趨勢(shì)，即峰值應(yīng)力和穩(wěn)態(tài)流變應(yīng)力均有所下降，且峰值應(yīng)變也隨之減小。采用雙曲線正弦函數(shù)計(jì)算了合金和復(fù)合材料的高溫壓縮變形真激活能和應(yīng)力因子敏感指數(shù)。發(fā)現(xiàn)合金和復(fù)合材料主要的變形機(jī)制均為位錯(cuò)攀移機(jī)制。且復(fù)合材料的表觀激活能隨變形溫度和應(yīng)變速率的升高而上升，這是因?yàn)镈RX的程度隨溫度的升高而增大，就會(huì)需要高的功率擴(kuò)散值和表觀激活能。此外，由于應(yīng)變速率的提高，復(fù)合材料的變形抗力增大，因此需要更多的能量來(lái)協(xié)調(diào)變

5、形，這就會(huì)導(dǎo)致表觀激活能的上升。采用動(dòng)態(tài)材料模型，結(jié)合材料的不可逆熱力學(xué)原理，計(jì)算得到S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的加工圖。根據(jù)S-1.5+10-8.5復(fù)合材料在不同溫度和應(yīng)變速率條件下的組織情況，驗(yàn)證了所繪制的S-1.5+10-8.5復(fù)合材料加工圖的正確性和有效性。S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的最佳熱加工溫度為370℃，應(yīng)變速率為0.001s-1，其在加工圖中對(duì)應(yīng)的功率耗散效率為38％。
　　AZ91合金和S-1.5+1

6、0-8.5復(fù)合材料的顯微組織與變形溫度、應(yīng)變速率和應(yīng)變量有著密切的聯(lián)系。對(duì)于AZ91合金，在壓縮變形過(guò)程中組織由孿晶和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶共同組成。新晶粒的形核與孿晶之間以及孿晶與位錯(cuò)之間的相互作用有關(guān)。在變形過(guò)程中，S-1.5+10-8.5復(fù)合材料的DRX程度明顯高過(guò)于合金的，但是其DRX平均晶粒尺寸卻低于合金。這主要是因?yàn)槲⒚缀蛠單⒚譙iCp的加入可以有效地提高基體的位錯(cuò)密度，從而促進(jìn)DRX形核，且亞微米SiCp對(duì)晶界的釘扎作用，又導(dǎo)致DRX