復(fù)合處理對(duì)原位自生Mg2Si-Al基復(fù)合材料凝固組織及性能的影響.pdf

1、近年來(lái)，作為一種迅速發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)新型工程材料的鋁基復(fù)合材料已經(jīng)被廣泛研究和應(yīng)用到生活生產(chǎn)實(shí)踐的各大領(lǐng)域。在鋁基復(fù)合材料的制備過(guò)程中，材料本身內(nèi)在的因素和外場(chǎng)的干擾決定最終材料性能是否優(yōu)良。因此本論文采用施加超聲波和添加稀土，以及兩者的復(fù)合作用以 Al-18Mg2Si-0.9Mg鋁合金為研究對(duì)象來(lái)研究上述因素對(duì)材料的凝固組織和性能的影響，并在后期通過(guò) T6熱處理進(jìn)一步研究凝固組織和性能的變化，最后測(cè)試了此種鋁基復(fù)合材料的磨損性能。<

2、br>　　首先，選擇添加不同含量的稀土La、Y和Sc到Al-18Mg2Si-0.9Mg鋁合金凝固過(guò)程中，以及施加不同時(shí)間和功率的超聲波來(lái)分析這些因素對(duì)鋁合金初生相Mg2Si和凝固組織的影響。結(jié)果表明：在Mg2Si/Al基復(fù)合材料中，添加稀土RE可以有效改善復(fù)合材料凝固組織和力學(xué)性能。在超聲波施加時(shí)間相同，功率不同的條件下制得的 Mg2Si/Al基復(fù)合材料的初生Mg2Si顆粒的顆粒尺寸先減小后增大；在150 W時(shí)，顆粒尺寸最小為18.40

3、μm；其最佳Mg2Si/Al基復(fù)合材料比未經(jīng)過(guò)超聲波攪拌得到的Mg2Si/Al基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別提高111.9％和98.02%。在超聲波施加功率相同，時(shí)間不同的條件下制得的Mg2Si/Al基復(fù)合材料的初生Mg2Si顆粒先略增大而后一直減小；在40s時(shí)，顆粒尺寸最小為36.38μm；其最佳Mg2Si/Al基復(fù)合材料比未經(jīng)過(guò)超聲波攪拌得到的Mg2Si/Al基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別提高139.29%和178.71%。添加

4、稀土La后進(jìn)行超聲處理的Mg2Si/Al基復(fù)合材料相比沒(méi)有添加稀土La進(jìn)行超聲處理的凝固組織發(fā)生了明顯的變化；在超聲功率為150 W時(shí)，Mg2Si/Al基復(fù)合材料的硬度為132 HB，抗拉強(qiáng)度為201 MPa，伸長(zhǎng)率為5.28%。
　　其次，對(duì)上述不同條件下制得的 Mg2Si/Al基復(fù)合材料進(jìn)行不同時(shí)間的固溶和時(shí)效處理，研究其組織和性能的改變。結(jié)果表明：不同的 T6處理可以有效改變復(fù)合材料的凝固組織和硬度。在固溶時(shí)間不同，時(shí)效時(shí)間

5、相同條件下得到的復(fù)合材料的初生Mg2Si的形貌和尺寸均發(fā)生了明顯的改變；固溶處理前期，初生Mg2Si顆粒的尺寸減少明顯，隨后尺寸減小變化緩慢，復(fù)合材料接近過(guò)飽和狀態(tài)；復(fù)合材料的硬度呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢(shì)。在固溶時(shí)間相同，時(shí)效時(shí)間不同條件下得到的復(fù)合材料的初生Mg2Si的形貌發(fā)生了明顯的改變，尺寸變化不大；隨著時(shí)效時(shí)間的增加，Mg2Si/Al基復(fù)合材料的沉淀相析出的序列一般為:α-過(guò)飽和固溶體→原子團(tuán)簇→GP區(qū)→β”→β’過(guò)渡相→β穩(wěn)

6、定相(Mg2Si)，復(fù)合材料的硬度先減小后增加。
　　最后，采用不同的摩擦力對(duì)沒(méi)有經(jīng)過(guò)T6熱處理的Mg2Si/Al基復(fù)合材料進(jìn)行摩擦磨損測(cè)試，探討其摩擦磨損規(guī)律。結(jié)果表明：在相同的摩擦力條件下，經(jīng)過(guò)處理制得的Mg2Si/Al基復(fù)合材料比普通重力鑄造的具有更好的耐磨性。Mg2Si/Al基復(fù)合材料的耐磨性與兩個(gè)方面有關(guān)系：一方面是復(fù)合材料的硬度決定材料的耐磨性；另一方面與復(fù)合材料的凝固組織有關(guān)。在采用不同的摩擦力對(duì)稀土 La和超聲波復(fù)