原位自生Mg_2Si/Mg基复合材料的高温蠕变行为

采用原位自生技术制备出不同Mg2Si含量的Mg2Si/Mg复合材料,利用光学显微镜观察其铸态组织,进一步研究了原位自生Mg2Si/Mg复合材料在不同温度和应力下的高温蠕变行为。结果表明,随着Si含量的增加,初生Mg2Si相从原来的块状向树枝状和花瓣状转变,分布在α-Mg和汉字状的共晶Mg2Si之间。原位自生Mg2Si/Mg复合材料的高温蠕变性能随着Mg2Si含量的增加而得到明显地提高,根据蠕变幂率方程,可求得材料的蠕变应力指数和表观激活能。该材料的蠕变表观应力指数均大于5,蠕变表观激活能大于纯Mg的蠕变激活能,且这2个参数在一定的条件下随着Mg2Si含量的增加而变大。该复合材料的蠕变机制主要是由位错攀移和第二相增强机制控制。

Mg2Si/Al复合材料的组织和力学性能研究

采用半固态挤压法制备了原位自生的Mg2Si颗粒增强铝基复合材料,研究了它们的组织,同时研究了挤压比压对力学性能的影响。结果表明,当其它制备条件相同时,在255、340和425 MPa条件下制备的半固态挤压Mg2Si/Al复合材料中的α-Al基体和Mg2Si增强相皆出现球化,但与重力铸造复合材料相比,Mg2Si增强相的颗粒尺寸没有明显变化。拉伸测试结果表明,在255 MPa、340 MPa和425 MPa条件下获得的半固态挤压Mg2Si/Al复合材料具有优于重力铸造复合材料的力学性能,其抗拉强度和伸长率分别提高71.88%、53.13%、43.75%和378%、139%、106%。在255 MPa挤压比压下制备的复合材料表现出最优的抗拉强度及伸长率。

Si对原位自生Mg_2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响。结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状。制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散。复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降。当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%。

原位反应自生MgO/Mg_2Si增强镁基复合材料的热力学和动力学研究

对SiO2 与Mg反应的热力学分析计算 ,在Mg的熔化温度范围内 ,Mg与SiO2 反应生成MgO和Mg2 Si。通过真空感应炉中氩气保护 ,在纯Mg熔体中加入SiO2 原位反应自生MgO/Mg2 Si增强镁基复合材料 ,并采用XRD、OM、ESEM、EDAX等对反应生成相的种类、形态、大小和分布等进行研究。结果表明 :80 0℃在Mg中加入SiO2 可原位反应生成Mg2 Si和MgO增强相 ,Mg2 Si为多角形和细条状 ,在Mg基体中分布均匀 ;MgO为细小的粒子状 ,在熔体中分布不均匀 ,大多则是聚集在坩埚底部 ;机械搅拌可有效削弱反应添加物SiO2 的动力学沉降过程 ,改善原位反应的动力学条件 ,促使反应生成的MgO在熔体中分布均匀。初步建立起SiO2

Nd对原位自生Mg_2Si/Al复合材料的变质作用

采用稀土元素Nd对原位自生Mg2Si/Al复合材料进行变质处理;利用X射线衍射仪和金相显微镜等方法分析了变质前后合金的微观组织;并对Nd的变质机理进行了分析。结果表明:在原位自生Mg2Si/Al复合材料中添加适量的Nd对初生和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用。当Nd含量达到0.5%时,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,平均尺寸由47.5μm减小到13.0μm;共晶Mg2Si也由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状。其变质机理可能与Nd元素富集于Mg2Si相固-液界面降低Mg2Si相与Al液间界面张力及由富集所引起的成分过冷有关。

铋含量对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与性能的影响

制备原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料,研究铋变质剂含量对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明,加入铋变质剂后,原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料中初生相Mg_2Si由粗大的树枝状变成细小的多边形状和颗粒状,共晶相Mg_2Si由汉字状变成短棒状和蠕虫状,Mg17Al12相由连续网状分布变成弥散板条状分布。铋含量为0.8%时,初生相Mg_2Si最细小,平均晶粒尺寸为13μm,比未变质时减小了81%。铋含量为0.8%时Mg_2Si/AZ91D复合材料力学性能最佳,抗拉强度和延伸率分别为290 MPa和6.7%,比未变质时分别提高25.5%和109%。

超声波和T6处理对原位自生Mg_2Si/Al复合材料微观组织与摩擦磨损性能的影响

采用超声波方法和T6处理制备了原位自生Mg_2Si/Al复合材料,研究了超声波和T6处理对该复合材料微观组织与摩擦磨损性能的影响。利用光学显微镜、荧光光谱分析仪和扫描电镜分析了该复合材料的化学成分和显微组织。并通过布氏硬度计和磨损试验机测试了该复合材料经T6处理后的硬度和超声波处理后的摩擦磨损性能。结果表明:超声波功率和时间分别为150 W和20 s时,复合材料的摩擦磨损性能最好;T6处理可有效改善Mg_2Si/Al基复合材料的凝固组织形貌和硬度。

原位自生Mg2Si／Al基复合材料的制备及其生长机制探讨

采用ZEISS Axioskop2光学显微镜研究手段,对自生Mg2Si增强Al-20%Si合金的显微组织进行了分析。试验结果表明:Mg含量为8%时,Mg2Si增强相的显微组织多为不规则大尺寸的块状;Mg含量为6%时,Mg2Si增强相初生Mg2Si的生成量有些减少,并由不规则大尺寸的块状向汉字状或纤维状开始转变;Mg含量为4%时,Mg2Si显微组织呈完整发达的汉字状、树枝状,即获得了原位自生Mg2Si增强Al-20%Si合金复合材料的理想组织。最后探讨了Mg2Si相的生长机制。

硅对原位反应自生Mg_2Si/ZM5复合材料热处理态的组织和性能的影响

在真空感应炉中氩气保护下制备材料,用OM,SEM,EDAX及拉伸试验,探讨硅对原位反应自生Mg2Si /ZM5复合材料T6热处理后显微组织和性能的影响规律。结果表明,反应添加物Si在ZM5合金中形成了高熔点、高硬度的Mg2Si强化相,时效处理可促进(Mg17Al12)相沿晶内连续析出,明显地提高了材料的室温与高温强度,如含1.5%Si的复合材料经T6处理后室温屈服强度提高幅度为28.7%,高温抗拉强度与屈服强度提高幅度分别为9.3%、14.0%;此外Mg2Si相的形貌随着硅含量的不同而变化,如含Si 0.5%为时,主要形成细小短棒状或片状共晶Mg2Si相,Si>1%时,则出现了粗大块状或汉字状初生Mg2Si相和片状或短棒状的共晶Mg2Si相;Mg2Si相是一种脆性相,使得该材料呈现出解理断裂,降低了材料的塑性。

Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料的影响

研究了Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与力学性能的影响,探索了变质机理。结果表明:Te变质使复合材料中初生Mg_2Si基本消失,共晶Mg_2Si数量增多,尺寸减小,并且部分共晶Mg_2Si由汉字状变成了蠕虫状和短杆状,β-Mg_(17)Al_(12)由断续的网状变成了细小的板条状、颗粒状。α-Mg基体的晶粒尺寸随Te含量的增加而减小。Te含量为0.7%时,复合材料的室温和高温(150℃)力学性能最佳。

Bi对原位自生Mg_2Si/Al复合材料组织和干滑动摩擦磨损行为的影响

考察了Bi变质对原位自生Mg2Si/Al复合材料显微组织和干滑动摩擦磨损行为的影响。结果表明:在Mg2Si增强的Al基复合材料中添加适量的金属Bi对初生Mg2Si和共晶Mg2Si能够同时起到良好的变质作用,初生Mg2Si的形貌由粗大的树枝状或多角形块状转变为细小的块状,而共晶Mg2Si则由粗大的片状转变为细小的片状、纤维状或点状。并且初生和共晶Mg2Si尺寸大大减小。添加Bi复合材料的磨损率和摩擦系数均比未添加Bi复合材料的低;4%Bi的添加使复合材料的磨损机理由磨粒、粘着及疲劳的综合磨损转变为单一的轻微磨粒磨损。Bi改善复合材料耐磨性是其变质细化初生和共晶Mg2Si相及其自身具有的自润滑性能的综合反映。

Ca对原位自生Mg2Si／ZM5复合材料组织与性能的影响

通过真空感应炉中氩气保护，在ZM5熔体中加入Si获得原位反应白生Mg2Si／ZM5复合材料。采用OM、ESEM、拉伸试验等探讨了Ca对该材料的组织与性能的影响规律。结果表明：Ca的加入改变了Mg2Si／ZM5复合材料中Mg2Si相的形貌，使其从不规则的汉字状变成较细小的多角形，从而改善了材料的力学性能；当加入0．05wt％Ca时，复合材料的室温力学性能最好，屈服强度提高了10．4％，伸长率提高了52．4％；200□高温下，当含Ca0．05wt％~0．10wt％时屈服强度利伸长率最好，分别提高了30．1％和92．3％。

超声波搅拌功率对原位自生Mg_2Si/Al基复合材料凝固组织和力学性能的影响

采用超声波搅拌方法制备了原位自生Mg_2Si/Al基复合材料,研究了超声波功率对复合材料凝固组织和力学性能的影响。结果表明:超声波搅拌不但能够细化初生Mg_2Si颗粒,改变凝固组织形貌,而且具有除气除杂功能,二者共同提高了Mg_2Si/Al基复合材料的力学性能。在本实验条件下:超声波功率为150 W时,Mg_2Si/Al基复合材料抗拉强度最高,为178 MPa;而伸长率则在超声波功率为100 W时最好,为4.94%。

自生Mg_2Si颗粒增强Al基复合材料的组织细化

研究了Sr以及Ce Sr复合添加剂对Al/Mg2Si/Si自生复合材料凝固组织的影响规律。当Ce、Sr的加入量分别为1.0%和0.7%(质量分数)时,Mg2Si增强体以细小短棒状形态出现,其平均粒径为12μm,这比未经细化处理的Mg2Si增强体的平均粒径降低52%。同时,单位面积Mg2Si晶粒平均数量为未经细化处理时的4～6倍。单独加入Sr时,复合材料的组织细化则不如Ce Sr复合处理时的稳定。对相关机制的研究表明,上述细化元素对Mg、Si原子在合金熔体中扩散的不同程度的抑制是微观组织得以细化的根本原因。

Sb对原位Mg_2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响

研究了Sb含量对Mg2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响。结果表明,随着Sb含量的增加,初生Mg2Si颗粒形貌明显发生了细化,Mg2Si形态由变质前的汉字体和枝晶状变为细小的、均匀分布的颗粒状,Mg2Si体积分数也有所增加。当Sb含量为0·4%时,细化效果达到最佳,由变质前的52μm变为25μm。当Sb含量超过0·4%后,Mg2Si颗粒尺寸开始粗化,因此,过量的Sb对Mg2Si颗粒的细化无益。Sb对Mg2Si颗粒的细化主要由于AlSb引起的异质形核作用,Sb使液相线温度和熔体表面张力σLV降低,对Mg2Si颗粒的细化也具有一定的作用。

原位Mg_2Si/AM60镁基复合材料半固态组织演变

采用原位合成技术制备了Mg2Si/AM60复合材料。研究了不同搅拌工艺参数对半固态镁基复合材料显微组织的影响。结果表明,镁合金中加入结晶Si后,生成了中国汉字状的Mg2Si增强颗粒。对复合材料在半固态温度区间进行机械搅拌,研究发现,搅拌温度越高,搅拌速度越大,固相颗粒越细小、均匀和圆整,但温度太高,固相颗粒会熔化,随搅拌时间的延长,固相颗粒先变得细小、均匀和圆整,然后长大。

Mg对原位合成TiB_2/Al-7Si复合材料的微观组织及力学性能的影响

采用K2TiF6和KBF4混合盐原位反应法制备TiB2/Al-7Si复合材料,利用XRD、SEM、金相显微镜、HV硬度测试和磨损实验等方法研究了Mg对复合材料的微观组织和力学性能的影响。结果表明:反应生成的TiB2颗粒平均尺寸约为0.5μm,材料的硬度和耐磨性随着TiB2含量的增加而提高;添加1.5%Mg(质量分数)元素可明显细化TiB2颗粒,且使其分布更加均匀,增强TiB2颗粒的弥散强化和细晶强化效果,复合材料的硬度和耐磨性显著改善;过量的Mg元素(3%)会造成TiB2颗粒细化效果的下降,但其硬度和耐磨性能继续得到改善。

原位Mg_2Si/Al复合材料半固态组织的形成与演变

研究了P对原位Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,利用等温热处理的方法成功地得到了基体与增强体双相球化的半固态球状组织,探讨了球化机理。结果表明,P孕育变质后,铸态组织中Mg2Si增强相由粗大的枝晶转变为细小的块状,经过等温热处理后的半固态组织,增强相分布均匀、尺寸细小,均表现为规则的球形,而α-Al的形貌也变得较为圆整。此外,随着热处理保温时间的增加,Mg2Si尺寸没有明显的变化,相反,α-Al的尺寸却有明显的增加。

原位合成Mg_2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的微观组织与断裂行为

采用多次循环塑性变形-原位反应方法制备Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料。采用XRD、SEM和TEM对复合材料的成分及微观组织进行分析和观察。结果表明:多次循环塑性变形过程对镁合金基体组织和原位合成的Mg2Si第二相粒子均有细化和均化作用;随着Mg2Si颗粒含量的增加,复合材料的弹性模量和屈服强度增加,同时断裂强度和伸长率均下降;原位反应合成的Mg2Si第二相粒子与基体结合良好,材料断裂时裂纹优先在基体中形成,断裂时Mg2Si第二相粒子能起到阻碍裂纹扩展的作用;Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的强化机制主要为第二相强化和基体晶粒细化。

原位生成Mg_2Si/AM60复合材料的热力学与动力学分析

以Si作为反应添加物,原位生成了Mg2Si增强镁基复合材料。借助光学显微镜(OM)及X射线衍射分析(XRD),发现复合材料组织由初生α-Mg、β-Mg17Al12相以及增强相Mg2Si组成。从热力学和动力学两方面,探讨了原位生成Mg2Si的机制,建立了体系原位生成Mg2Si的动力学模型。结果表明,影响反应速度的主要因素为体系温度、Si颗粒大小以及扩散中间层的厚度。