原位自生Mg2Si-Al復(fù)合材料組織及力學(xué)性能的研究.pdf

1、Mg2Si/Al復(fù)合材料具有密度低、比模量高、制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、制動(dòng)盤等輕量化重要部件的制備應(yīng)用中具有很好的前景。但目前限制這種材料推廣應(yīng)用的關(guān)鍵是室溫脆性，通常Al基體中增強(qiáng)相初生Mg2Si以粗大的板片狀存在，且多成尖角狀，割裂基體，極大的降低了材料的各種性能，因此，改善增強(qiáng)體的形貌和尺寸成為提高其性能急需解決的問(wèn)題。
　　本文通過(guò)研究不同工藝參數(shù)對(duì)原位自生15％Mg2Si/Al復(fù)合材料組

2、織的影響，探索最佳工藝參數(shù)。以及通過(guò)添加Al-P中間合金及過(guò)量Si對(duì)增強(qiáng)相形態(tài)加以控制，研究在不同的變質(zhì)工藝下，對(duì)合金的組織及力學(xué)性能的影響。
　　研究結(jié)果表明:熔體澆注溫度和熔體保溫時(shí)間對(duì)Mg2Si/Al復(fù)合材料中初生Mg2Si有較大影響，獲得良好的Mg2Si顆粒形貌和尺寸的最優(yōu)工藝為:澆注溫度750℃，保溫時(shí)間為15分鐘。
　　過(guò)量Si的加入對(duì)Mg2Si/Al復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能都有較大的影響。當(dāng)過(guò)量Si含量小于5％

3、時(shí)，隨著過(guò)量Si含量的增加，初生Mg2Si從細(xì)小的多邊形塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮氖旨芑蛑罱Y(jié)構(gòu)。當(dāng)過(guò)量Si含量大于5％時(shí)，隨著過(guò)量Si含量的增加，粗大的初生Mg2Si樹(shù)枝狀枝晶發(fā)生斷裂，形成細(xì)小的初生Mg2Si顆粒。隨著過(guò)量Si含量的增加，Al-Mg2Si二元共晶逐漸減少，Al-Mg2Si-Si三元共晶逐漸增多，當(dāng)過(guò)量Si含量達(dá)到10％時(shí)，Al-Mg2Si二元共晶基本消失。隨著過(guò)量Si含量的增加，α-Al也不斷球化，當(dāng)過(guò)量Si達(dá)到8％時(shí)，α

4、-Al的形貌接近球形，過(guò)量Si繼續(xù)增加，α-Al開(kāi)始向枝晶狀生長(zhǎng)。同時(shí)隨著過(guò)量Si的增加，15％Mg2Si/Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和延伸率都有所提高，從原來(lái)0％過(guò)量Si的172MPa和1.4％提高到10％過(guò)量Si的200MPa和3.1％。
　　Al-P中間合金的加入能夠明顯改善Mg2Si/Al復(fù)合材料的組織和力學(xué)性能。當(dāng)Al-P中間合金力加入量為2％時(shí)，Mg2Si/Al復(fù)合材料中初生Mg2Si相由粗大樹(shù)枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)小的多邊形狀，尺