原位合成Mg-,2-Si-Al復(fù)合材料微觀組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用熔體原位合成技術(shù),通過(guò)添加適量的Mg、Si元素,制備出不同Mg2Si含量的Mg<,2>Si/Al基復(fù)合材料,采用正交試驗(yàn)法探索了Mg2Si/Al基復(fù)合材料的最佳試驗(yàn)工藝參數(shù),通過(guò)添加P、Sb、.Re及過(guò)剩Si等方法對(duì)初晶Mg2Si進(jìn)行變質(zhì)處理.對(duì)不同變質(zhì)工藝后合金的微觀組織、硬度、強(qiáng)度、沖擊韌度和耐磨性能進(jìn)行了研究,對(duì)不同元素對(duì)初晶Mg2Si顆粒的變質(zhì)機(jī)理和對(duì)合金力學(xué)性能、耐磨性能的影響規(guī)律進(jìn)行了探索,結(jié)果發(fā)現(xiàn): Mg<

2、,2>Si含量對(duì)初晶Mg<,2>Si的尺寸影響最大,熔體的保溫時(shí)間和澆注溫度對(duì)初晶Mg<,2>Si的形貌具有重要影響;獲得良好Mg<,2>Si顆粒尺寸和形貌的最優(yōu)化工藝為:10﹪Mg2Si含量,在765℃保溫15分鐘后澆鑄. 過(guò)剩Si、P和Sb能夠有效改善20﹪Mg<,2>Si/Al復(fù)合材料的組織,隨著合金元素的增加,初晶Mg<,2>Si的尺寸逐漸減小,形狀逐漸改善.當(dāng)分別加入5﹪過(guò)剩Si、0.5﹪P時(shí),合金具有最佳的變質(zhì)效果,

3、初晶Mg<,2>Si尺寸最小,形貌由大枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)樾≈Щ蝾w粒狀;當(dāng)加入0.4﹪Sb時(shí),初晶Mg<,2>aSi和共晶組織均具有最好的細(xì)化效果;Sb與Re復(fù)合變質(zhì)對(duì)初晶Mg<,2>Si也具有一定細(xì)化效果,當(dāng)聯(lián)合加入0.6﹪Sb與0.8﹪Re時(shí)細(xì)化效果最好. 過(guò)剩Si、P和Sb元素的加入,能有效提高20﹪Mg<,2>Si/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能.當(dāng)過(guò)剩Si含量為8﹪時(shí)合金具有最高的硬度;含有0,5﹪P和0.4﹪Sb的復(fù)合材料具有最高的

4、硬度和抗拉強(qiáng)度;而加入0.40﹪Sb在獲得最佳力學(xué)性能的同時(shí)獲得了最佳的沖擊韌度.低鈦鋁合金中Ti元素的存在有益于材料的強(qiáng)度和沖擊韌度的提高.復(fù)合材料的拉伸和沖擊斷口分析表明,材料的斷裂過(guò)程中主要是脆性斷裂,Mg<,2>Si顆粒的解理斷裂是合金斷裂的主要機(jī)制. 含有5﹪過(guò)剩Si和0.4﹪Sb的復(fù)合材料具有最佳耐磨性能.用低Ti鋁合金制備的復(fù)合材料的耐磨性能優(yōu)于純鋁制備的復(fù)合材料.合金元素改善復(fù)合材料的耐磨性能與Mg<,2>Si顆