降溫兩步循環(huán)閉式模鍛制備納米SiC顆粒增強鎂基復合材料.pdf

1、鎂合金因其輕質的特點而具有廣闊的應用前景，但較低的室溫強塑性大大限制了鎂合金的使用和發(fā)展。一般而言，顆粒增強和細晶強化是提高鎂合金力學性能的兩種有效方法。本文將這兩種思路結合，用降溫兩步循環(huán)閉式模鍛工藝加工了納米 SiC顆粒（質量分數0%、0.5%、1.5%）增強復合材料，通過有限元模擬、顯微組織分析、性能表征等方法，研究了加工溫度、加工道次、納米SiC添加量、固溶處理等因素對循環(huán)閉式模鍛復合材料組織和性能的影響，并分析了大塑性變形在納

2、米顆粒分散過程中起到的作用。
　　有限元模擬結果表明，循環(huán)閉式模鍛是一種較穩(wěn)定的加工方法，多道次的循環(huán)閉式模鍛能夠使材料整體應變均勻提高，預期能夠獲得組織均勻的塊體材料。
　　加工溫度是影響循環(huán)閉式模鍛材料組織性能的首要因素，較高的溫度能夠均勻組織并提高材料的塑性，而較低的溫度可以顯著細化晶粒并強化材料，此外，加工溫度還影響著β相的形態(tài)。鑄態(tài)材料直接進行400℃循環(huán)閉式模鍛3道次后，材料的平均晶粒尺寸降低到22~26μm，β

3、相溶解；再經過后續(xù)300℃循環(huán)閉式模鍛2道次，材料的晶粒被強烈細化至2.5μm，β相再次以顆粒形態(tài)析出于細晶晶界。
　　納米 SiC顆粒的加入對循環(huán)閉式模鍛復合材料的影響主要體現(xiàn)在：（1）通過Orowan等強化機制提高材料的屈服強度；（2）對低溫加工析出β相有一定促進作用；（3）通過釘扎作用阻礙晶粒長大。循環(huán)閉式模鍛過程中，鑄態(tài)材料中的SiC團聚被消除，納米SiC顆粒得以均勻彌散。
　　經降溫兩步循環(huán)閉式模鍛后，復合材料整體

4、硬度均勻，力學性能明顯提高。其中，AZ91-0.5%SiC復合材料屈服強度達到242 MPa（較鑄態(tài)提高105%），抗拉強度達366 MPa（較鑄態(tài)提高77%），延伸率約8%（較鑄態(tài)提高104%）。
　　加工前固溶處理對300℃循環(huán)閉式模鍛后復合材料的組織有顯著的影響。一方面，材料的晶粒細化水平不如鑄態(tài)直接加工后的材料，經300℃循環(huán)閉式模鍛6道次后晶粒尺寸僅細化至6.8μm；另一方面，材料在300℃加工1道次后產生片層狀不連續(xù)析