B-,4-C顆粒增強(qiáng)AZ91復(fù)合材料制備工藝優(yōu)化及性能研究.pdf

1、本文選取AZ91鎂合金為基體,平均尺寸125μm的B4C顆粒為增強(qiáng)相,采用半固態(tài)攪拌鑄造法制備了B4Cp/AZ91鎂基復(fù)合材料。利用Photoshop和Digital Micrograph軟件對復(fù)合材料的金相照片進(jìn)行處理,再配合樣方法使用LinGo軟件編輯可執(zhí)行程序,以顆粒分布均勻性為評價指標(biāo),從棒坯的縱向和徑向兩個方面對實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,分析添加顆粒百分比、加熱溫度、降溫時間、攪拌速度和攪拌時間等工藝因素與復(fù)合材料顆粒分布均勻性之

2、間的關(guān)系。對復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓,分析擠壓前后B4Cp/AZ91復(fù)合材料的組織、力學(xué)性能及界面結(jié)合情況。并對復(fù)合材料的摩擦磨損性能進(jìn)行了測試分析。研究結(jié)果表明：采用半固態(tài)攪拌法可以成功的制備出縱向和徑向截面上顆粒分布均勻、界面結(jié)合良好的B4Cp/AZ91鎂基復(fù)合材料。 優(yōu)化的工藝參數(shù)為：顆粒百分比8wt.％、加熱溫度604℃、降溫時間20.5min、攪拌速度700rpm、攪拌時間13.5min。在此工藝條件下制備的復(fù)合材料坯料,顆

3、粒分布均勻性參數(shù)ζ值為0.53004,縱向布氏硬度標(biāo)準(zhǔn)差值SD為0.48824。優(yōu)化工藝參數(shù)后,顆粒分布均勻性明顯提高,增強(qiáng)顆粒與基體合金的微觀界面結(jié)合良好。 擬合出的各工藝參數(shù)與顆粒混入量的關(guān)系曲線都呈二次函數(shù)關(guān)系,攪拌時間對B4C顆粒的混入量影響最大,加熱溫度對混入量的影響不大,其他工藝參數(shù)對混入量有一定的影響。 對B4Cp/AZ91復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓,可以使復(fù)合材料的表面平整光滑,內(nèi)部顆粒分布均勻性進(jìn)一步提高,界面

4、結(jié)合更加緊密,消除鑄態(tài)組織中的微氣孔和縮松,提高復(fù)合材料的致密度。本實(shí)驗(yàn)選取的工藝參數(shù)為：模具預(yù)熱溫度300℃、擠壓溫度370℃、擠壓比10、擠壓速度10mm/s。 AZ91鎂合金經(jīng)過復(fù)合強(qiáng)化后,由于硬質(zhì)顆粒的加入,材料的硬度得到了一定程度的提高,抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度有所降低。再對B4Cp/AZ91復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓后,材料的硬度進(jìn)一步提高,而抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度得到了大幅度提高。 AZ91鎂合金經(jīng)過添加B4C硬質(zhì)顆粒復(fù)合強(qiáng)