納米SiCp-AZ91復(fù)合材料的制備與熱變形行為的研究.pdf

1、本文探索了1vol.％nano-SiCp/AZ91復(fù)合材料的高能超聲制備工藝，并對復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓變形。采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等研究了鑄態(tài)及擠壓態(tài)復(fù)合材料的顯微組織與界面結(jié)構(gòu)、熱擠壓變形過程中納米顆粒與基體組織的演變規(guī)律，并通過常溫與高溫拉伸試驗(yàn)研究了鑄態(tài)及擠壓態(tài)復(fù)合材料的常溫與高溫力學(xué)性能。
　　傳統(tǒng)的半固態(tài)攪拌法可以制備出性能良好的微米顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料，而在加入高能超聲后，則可以制備出顆粒分布均勻

2、的納米顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。通過觀察顯微組織，證實(shí)了納米SiC顆粒在晶粒內(nèi)部分散均勻，同時(shí)在晶界處也存在少量的團(tuán)聚；納米SiC顆粒與基體合金中結(jié)合良好，無明顯界面反應(yīng)產(chǎn)生。
　　高能超聲與納米SiC顆粒協(xié)同作用后，復(fù)合材料基體合金的晶粒得到了顯著的細(xì)化，同時(shí)有利于提高力學(xué)性能的層片狀共析第二相所占面積也有顯著的增加，這是區(qū)別于普通的微米級顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的一大特點(diǎn)。
　　通過透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，基體鎂合金和層片狀第二相 Mg1

3、7Al12都與納米SiC顆粒保持一定的位向關(guān)系，而且第二相與納米顆粒的分布有一定的重合，這說明在熔體凝固形核的過程中，基體合金與第二相都會(huì)優(yōu)先以納米顆粒作為形核點(diǎn)形核；而且納米顆?？梢葬斣Ы?，阻礙晶粒長大，從而可以顯著地細(xì)化基體合金的晶粒。對復(fù)合材料與基體合金進(jìn)行室溫拉伸性能測試表明，與基體合金相比，采用高能超聲輔助機(jī)械攪拌方法制備出的1%nano-SiCp/AZ91復(fù)合材料的強(qiáng)度與塑性同時(shí)得到了提高。同時(shí)，研究表明，在加入超聲前后的

4、合金與復(fù)合材料中，層片狀第二相的數(shù)量與材料的抗拉強(qiáng)度的變化非常吻合，說明層片狀第二相對抗拉強(qiáng)度的影響有著顯著的影響。
　　對高體積分?jǐn)?shù)的納米顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的顯微組織研究表明，隨著顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，晶粒尺寸逐漸減小，但是材料中的顆粒團(tuán)聚逐漸增多。顆粒團(tuán)聚的不利影響超過了顆粒引起的強(qiáng)化效果，導(dǎo)致了復(fù)合材料的彈性模量與屈服強(qiáng)度提高，抗拉強(qiáng)度與延伸率卻有所下降。對層片狀第二相觀察表明，隨著納米顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加，共析第二相數(shù)量明顯

5、減少。這說明在復(fù)合材料凝固的過程中，共析第二相只能以彌散分布的納米SiC顆粒為核心形核析出，而顆粒團(tuán)聚的增多則阻礙共析第二相析出。
　　熱擠壓可以進(jìn)一步改善納米顆粒分布，消除部分納米顆粒團(tuán)聚；擠壓溫度越高，顆粒分布越彌散。納米SiC顆?？梢越档蛷?fù)合材料的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度；同時(shí)，彌散分布的納米SiC顆?？梢杂行У蒯斣Ы纾璧K晶粒長大，并釋放位錯(cuò)促進(jìn)形核。因此，350℃擠壓的復(fù)合材料的顆粒分布比300℃和250℃均勻，晶粒也更加細(xì)小。