Al-Ca比對Mg-Al-Ca合金及其復(fù)合材料顯微組織及力學性能的影響.pdf

1、本文制備出不同Al/Ca比Mg-xAl-2Ca（x=2,3,5,9）合金。同時以上述系列Mg-xAl-2Ca合金為基體制備了體積分數(shù)為2％的5?m SiC顆粒增強鎂基復(fù)合材料（PMMCs）。系統(tǒng)研究Al/Ca比對Mg-xAl-2Ca合金及其復(fù)合材料顯微組織和力學性能的影響。探索SiCp對Mg-xAl-2Ca基體合金顯微組織和力學性能的影響規(guī)律。對比Mg-xAl-2Ca（x=5,9）合金及復(fù)合材料熱處理后的顯微組織和力學性能，探究Al2C

2、a相和含Ca-Mg17Al12相對Mg-Al-Ca合金及其復(fù)合材料高溫組織穩(wěn)定性的影響規(guī)律。分析不同溫度和應(yīng)變速率下的Mg-5Al-2Ca合金及其復(fù)合材料高溫拉伸真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線，探討SiCp對高溫變形行為的影響規(guī)律。
　　研究結(jié)果表明：隨著 Al/Ca比增大，Mg-xAl-2Ca合金及其復(fù)合材料中的第二相由Mg2Ca和(Mg,Al)2Ca相轉(zhuǎn)變?yōu)锳l2Ca和Mg17Al12。2 vol.% SiCp的加入會破壞鑄態(tài)組織中第二相

3、的網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，細化合金晶粒。SiCp可以促進Mg-xAl-2Ca基體合金中第二相析出，使擠壓態(tài)SiCp/Mg-xAl-2Ca中的第二相體積分數(shù)增大。由于400℃擠壓條件下各種第二相的結(jié)構(gòu)強度以及耐熱性差異，擠壓態(tài)Mg-xAl-2Ca合金及其復(fù)合材料中的第二相顆粒尺寸和分布有所差異。隨著Al/Ca比增大，Mg-xAl-2Ca合金及其復(fù)合材料中第二相顆粒數(shù)量增多，沿擠壓方向定向排布的趨勢明顯；極限抗拉強度增大。
　　對Mg-xAl-2

4、Ca（x=5,9）合金及復(fù)合材料熱處理后顯微組織的研究表明，415℃溫度下，組織中的Mg17Al12發(fā)生溶解，并且有Al2Ca相析出。SiCp可以促進Al2Ca相在熱處理過程中的析出。熱處理后，Mg-xAl-2Ca合金及其復(fù)合材料的晶粒尺寸有所增大。增大Al/Ca比和添加SiCp可以抑制高溫條件下的晶粒長大，有助于提高Mg-xAl-2Ca合金熱處理后的力學性能。因此，AC92合金的高溫組織穩(wěn)定性比AC52合金高，而SiCp/Mg-xAl

5、-2Ca復(fù)合材料的高溫組織穩(wěn)定性優(yōu)于Mg-xAl-2Ca合金。熱處理后，AC92的延伸率增長了63%；SiCp/AC92的延伸率增長了144%。
　　對Mg-5Al-2Ca高溫變形行為的研究表明，高溫拉伸過程中，流變應(yīng)力隨著溫度升高而升高，隨著應(yīng)變速率的升高而下降。采用雙曲正弦函數(shù)描述其高溫變形行為與實驗結(jié)論的吻合度較高。通過計算分析其應(yīng)力指數(shù)n，應(yīng)變速率敏感因子m和變形激活能Q可知，在290℃~350℃，8.3×10?4 s-1