鎂基復(fù)合材料的增強(qiáng)相設(shè)計(jì)及組織性能評(píng)價(jià).pdf

1、由于密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，鎂合金在變形中會(huì)形成強(qiáng)烈織構(gòu)，這極大限制了變形鎂合金的室溫成形能力。顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料是鎂合金的“強(qiáng)化版”，近些年來(lái)備受關(guān)注。更為重要的是，增強(qiáng)顆?？梢匀趸V合金的變形織構(gòu)，進(jìn)而改善其成形能力。本文首先對(duì)比了不同耦合外場(chǎng)下TiB2增強(qiáng)顆粒的分散行為，研究了增強(qiáng)顆粒的分散性對(duì)TiB2/AZ31復(fù)合材料板材組織、織構(gòu)及力學(xué)性能的影響;另外，探索通過(guò)Y合金化的方法來(lái)拓展Al-Ti-B自蔓延體系在無(wú)鋁鎂合金(Mg-6Z

2、n)中的應(yīng)用;最后，研究了Al元素的添加對(duì)Mg-Zn-RE合金板材組織性能的影響。主要研究結(jié)論如下:
　　在TiB2/AZ31復(fù)合材料制備過(guò)程中，引入聲磁耦合場(chǎng)（電磁場(chǎng)+超聲場(chǎng)），通過(guò)電磁場(chǎng)的控流作用間接擴(kuò)大了超聲場(chǎng)的作用范圍，從而有效減小增強(qiáng)顆粒團(tuán)簇尺寸并提高增強(qiáng)顆粒的利用率。相比于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和行波磁場(chǎng)，螺旋電磁場(chǎng)與超聲場(chǎng)耦合的作用效果最明顯。組織分析表明，AZ31鎂合金板材中的剪切帶是由尺寸較為粗大的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶(Dynamic

3、Rerystallization，DRX)晶粒組成。由于在軋制過(guò)程中TiB2顆粒的“顆粒刺激形核”(Particle Stimulate Nucleation，PSN)效應(yīng)，TiB2/AZ31復(fù)合材料中組成剪切帶的DRX晶粒明顯得到細(xì)化。另外，隨TiB2顆粒分散性的提高，組織中剪切帶和孿晶的數(shù)量增加，織構(gòu)也得到不斷的弱化，且TiB2/AZ31復(fù)合材料的強(qiáng)度和延伸率均得到了改善。
　　Y與Al-Ti-B自蔓延(SHS)產(chǎn)物中的Al反

4、應(yīng)生成Al2Y、Al11Y3相，減小了TiB2顆粒團(tuán)簇的尺寸并細(xì)化復(fù)合材料基體組織。在軋制過(guò)程中，和TiB2顆粒一樣，Al2Y和Al11Y3可以刺激DRX形核，這導(dǎo)致最終軋制組織的細(xì)化并形成弱的雙峰織構(gòu)的形成。另外，Y的添加使得TiB2/Mg-6Zn復(fù)合材料板材的強(qiáng)度和塑性同時(shí)提高。重要的是，添加Y起到了消耗殘余Al的作用，解決了Al-Ti-B體系在無(wú)Al鎂合金中無(wú)法應(yīng)用的難題。
　　Al的添加顯著改變了Mg-5Gd-2.5Y-2

5、Zn合金的凝固析出行為，使得W相(Mg3Zn3(Y，Gd)2)含量急劇減少，并形成兩種新的有益相(Al11(Y, Gd)3和Al2(Y, Gd))。鑄態(tài)組織的改變顯著提高了Mg-5Gd-2.5Y-2Zn合金的軋制成形能力和伸長(zhǎng)率。尤其是，含1.0wt.％Al的Mg-5Gd-2.5Y-2Zn板材的伸長(zhǎng)率達(dá)到了16.4％，約為原合金的4倍。
　　Al的合金化對(duì)含較高稀土含量的Mg-8Gd-5Y-2Zn合金板材組織性能的影響也非常的顯著