纳米TiO_2对硼酸镁晶须增强镁基复合材料表面Ni-P化学镀层形貌及耐蚀性能的影响

目前,对镁基复合材料表面能否得到耐蚀性优良的Ni-P-Ti O2复合镀层研究不多。为了提高镁基复合材料的耐蚀性,在硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料表面制备了Ni-P化学镀层和Ni-P-纳米Ti O2复合化学镀层。采用扫描电镜(SEM)观察镀层表面形貌,用电化学方法研究了镀层的电化学性能,并分析了添加纳米Ti O2对镀层耐蚀性的影响。结果表明:施镀2 h后,Ni-P-Ti O2镀层厚度约为12μm;与Ni-P镀层相比,纳米Ti O2颗粒的加入细化了镀层晶粒,同时造成了镀层疏松,镀液中Ti O2浓度为2 g/L时得到的复合镀层的自腐蚀电位为-0.8 V,耐蚀性降低,但仍对基体有保护作用。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的摩擦性能及磨损行为

研究真空气压渗流法制备的硼酸镁晶须增强镁基复合材料(体积分数30%)及其基体合金在液体石蜡润滑条件下的滑动摩擦磨损性能。试验条件为滑动距离2km,滑动速度0.5、1.0、2.0、3.0和5.0m/s,载荷5、10、18、25和40N。结果表明:在润滑条件下,引入增强相MgB2O5能提高复合材料在低载下的耐磨性能。随着载荷的增加,复合材料的磨损由轻微磨损向严重磨损转变。临界载荷分别为:1m/s,25N;2m/s,18N;3m/s,10N;5m/s,5N。复合材料磨损情况的扫描电子显微分析和观察显示,复合材料在两种摩损阶段的主导磨损机制分别为磨粒和剥层磨损。研究还发现,复合材料由轻微磨损阶段向严重磨损阶段的转变不仅与载荷有关,还与滑动速度有关。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料高温蠕变性能

通过高温蠕变试验并对微观组织及蠕变断口形貌进行了观察,研究了硼酸镁晶须增强镁基复合材料在高温下的蠕变性能。结果表明,高温对AZ91D合金的抗蠕变性能具有很大的影响。硼酸镁晶须增强镁基复合材料在300℃﹑30MPa下的蠕变寿命达到了约24h,而基体合金只有6h,说明硼酸镁晶须对基体合金的增强作用明显。硼酸镁晶须增强镁基复合材料比基体镁合金的蠕变速率低2～3个数量级。发现了沿晶滑移和由于晶须拔出导致与基体结合的松动而产生的部分镁合金整体脱落是复合材料蠕变破坏的主要原因。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的室温及高温性能

用真空气压渗流技术制备了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料,Mg2B2O5晶须在基体中均匀分布,材料无气孔缺陷,组织致密。硼酸镁晶须增强镁基复合材料具有细化的组织结构,弹性模量和抗拉强度相比镁合金有显著的提高、热膨胀系数明显降低。同时,对材料进行随着温度升高的力学性能测试,结果表明:复合材料的弹性模量、拉伸强度和规定非比例强度σ0.2随着温度的升高而降低,在超过225℃的服役条件下较室温条件下的强度和弹性模量大幅度下降,但塑性成形能力有所提高。

镁基复合材料及其制备工艺研究现状与展望

镁及镁合金是当前最轻的金属结构材料,但由于强度、耐磨性以及耐高温能力不足,限制了其在工程领域的广泛应用。镁基复合材料是目前提高镁合金力学性能并实现工业化的重要途径之一,它在保留镁合金优点的同时可以克服上述缺点。本文根据镁基复合材料在制备过程中常见的增强相按其形式进行分类,阐述了其各自的增强机制,同时结合制备工艺与模拟研究,介绍了镁基复合材料研究现状,并对其未来发展趋势和研究方向进行了展望。

硼酸镁(铝)晶须增强镁基复合材料中界面特性对比研究

对硼酸镁(铝)晶须增强镁基复合材料的界面行为进行了对比研究。对复合材料进行了示差扫描量热分析以及对复合材料中萃取的晶须进行了X射线衍射分析,表明在硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料界面无界面反应产物的生成。通过对硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料界面的键合状况进行分析和讨论,认为界面的键合是由无反应产物的化学键合、扩散键合及物理键合所组成。另外,根据已有的关于硼酸铝晶须增强镁基和铝基复合材料界面行为的研究结果,分析得出硼酸铝晶须增强镁基复合材料在硼酸铝晶须/AZ91D镁合金界面上的反应产物只有MgO。

退火处理对硼酸镁晶须增强铝基复合材料性能的影响

采用挤压铸造方法制备了硼酸镁晶须增强纯铝基复合材料,在450℃下对其进行了不同时间的退火处理,研究了不同退火时间对复合材料的室温力学性能、热膨胀行为及基体织构的影响.试验结果表明,退火处理能有效提高复合材料的抗拉强度,随着退火时间的增加材料的拉伸强度也逐渐增加,在5 h时达到最大值295 MPa,7 h时略有下降,为285 MPa.复合材料的热膨胀曲线表明,退火处理会使材料的热膨胀系数变大,随着退火时间的增加,材料的热膨胀系数先增加后减小,但始终高于未退火处理的材料.

ZnO纳米晶须的添加对镁基复合材料耐腐蚀性能影响的实验设计

将ZnO纳米晶须作为增强相添加至纯镁中,制备出不同ZnO纳米晶须含量的镁基复合材料,探究了ZnO纳米晶须的添加量变化对镁合金的微观组织和耐腐蚀性能的影响。采用电子扫描电镜对所得复合材料的微观组织进行分析,通过浸泡、失重、析氢以及电化学实验对材料的耐腐蚀性能进行测试。实验结果表明,含0.5%(质量百分数)ZnO纳米晶须的镁合金耐腐蚀性能最好,主要因为其晶粒尺寸细小均匀,且晶须增强相和第二相在基体中分布均匀,形成的腐蚀产物膜不易脱落,对基体起到了较好的保护作用。

不同含量硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料在Na_2CO_3溶液中的电化学腐蚀行为

目前,国内外对晶须增强镁基复合材料的电化学腐蚀行为鲜有报道。采用真空气压渗流技术制备了硼酸镁晶须增强AZ91D镁合金,采用电化学工作站测试了其在5%Na2CO3溶液中的开路电位和动电位极化曲线,采用扫描电镜及X射线能谱仪分析了镁基复合材料的微观腐蚀形貌及成分,研究了晶须体积分数对其耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着晶须体积分数的增加,AZ91D镁基复合材料的耐腐蚀性逐渐提高,镁基复合材料表面生成了一层活跃的钝化膜,对基体起到了一定的保护作用。

粉末冶金法制备SiC晶须增强MB15镁基复合材料

采用粉末冶金法制备了SiC晶须增强镁基复合材料(SiCw/MB15)试样。通过检测基体显微硬度探讨了SiCw对镁合金时效规律的影响,并借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和拉伸试验,研究了混粉方式对复合材料室温力学性能、SiCw分布及显微结构的影响。结果表明,MB15及其复合材料的时效硬化曲线上均存在双峰现象;SiCw的加入既提高了MB15的硬度,又加快了其时效速度;混粉方式对晶须分布及SiCw/MB15复合材料的室温力学性能影响很大。

硼酸镁晶须含量对AZ91D镁基复合材料在SO_4^(2-)溶液中腐蚀行为的影响

为了进一步了解晶须对镁基复合材料耐腐蚀性能的影响,采用硼酸镁晶须制备了不同晶须含量的AZ91D镁基复合材料。采用电化学工作站测量了镁基复合材料在5%Na2SO4溶液中的开路电位、动电位极化曲线和交流阻抗谱,利用扫描电镜观察了不同晶须含量的镁基复合材料经Na2SO4浸泡腐蚀后的微观组织形貌,研究了晶须体积分数对镁基复合材料耐腐蚀性能的影响。结果表明:经Na2SO4腐蚀后,镁基复合材料表面生成了一层晶须增韧的腐蚀产物膜,增强了镁基复合材料的耐腐蚀性能;随着晶须体积分数的增加,镁基复合材料的耐腐蚀性逐渐提高。

晶须增强AZ91D镁基复合材料化学镀镍工艺优选及镀层性能

晶须增强AZ91D镁基复合材料的耐蚀性不佳,为了提高其耐蚀性,采用普通化学镀镍技术对其进行化学镀镍,初步筛选了4种工艺,然后根据Ni-P镀层的形貌和镀液性能确定了适用于晶须增强AZ91D镁基复合材料表面化学镀镍的较佳工艺。采用扫描电镜(SEM)观察了镀层的表面形貌;采用电化学方法(电位-时间曲线,动电位极化曲线,交流阻抗)研究了镀层的耐蚀性;用锉刀试验测试了镀层与基体的结合力。结果表明:普通镁合金化学镀镍技术适用于晶须增强AZ91D镁基复合材料;较佳镀镍工艺为20 g/L 2NiCO3·3Ni(OH)2·4H2O,10 g/L NH4HF2,20 g/L NaH2PO2·H2O,pH值为6.5,温度为65℃,时间为2 h;该工艺制备的化学Ni-P镀层表面无明显缺陷,致密性较好,自腐蚀电位较基体升高0.41 V,耐蚀性有所提高,与基体结合良好。

晶须增强铝、镁金属基复合材料的研究进展

综述了晶须增强铝、镁金属基复合材料的研究进展,对晶须增强铝基复合材料的腐蚀行为、热膨胀、超塑性以及晶须取向的影响进行了归纳总结.

硼酸镁晶须的扩试及增强尼龙-6复合材料机械性能的研究

本文对硼酸晶须增强尼龙-6复合材料的机械性能进行了研究。XRD和XPS分析结果表明:制备的产品为单一相硼酸镁,无杂质存在;SEM显微图像分析表明制备的晶须形貌规整,长径比大于10;增强尼龙-6试验结果表明:在本试验研究范围内,KH550是最佳偶联剂,经过KH550修饰的硼酸镁晶须增强尼龙-6复合材料的拉伸强度和弯曲强度随着硼酸镁晶须添加量的增加而增大。

碳(石墨)纤维增强镁基复合材料的界面研究

采用透射电子显微技术及高分辨技术，对Ｃ／Ｍｇ复合材料界面的显微结构进行了研究，发现在纤维与基体的界面上存在着Ａｌ元素的偏聚；碳纤维的石墨化程度不同，界面形态不同：石墨化程度较低时，界面处有一层约１μｍ厚的细晶粒层存在，石墨化程度较高时，界面处平直光滑；界面处有析出物γ－Ｍｇ１７Ａｌ１２存在；近界面区存在着大量晶体缺陷，主要为位错和孪晶，并有残余应变层存在；当碳纤维表面有ＳｉＣ涂层时，在涂层与基体间将形成在界面结合中起着重要作用的过渡层。

颗粒增强镁基复合材料的研究现状

综述了颗粒增强镁基复合材料常用的基体合金,常用的增强相及其镁基复合材料的制备技术、组织和性能等,并对颗粒增强镁基复合材料的发展进行了展望.

SiC颗粒增强AZ91镁基复合材料的研究

以AZ91镁合金和平均颗粒尺寸2μm的SiC颗粒分别为基体相和增强相,采用全液态搅拌铸造法制备了SiC颗粒增强镁基复合材料.力学性能测试结果显示,与AZ91基体合金相比,铸态镁基复合材料表现出更高的室温和高温抗拉强度和屈服强度以及更好的室温磨损抗力;经过热处理和热挤压后,镁基复合材料的抗拉强度和屈服强度均有所提高.拉伸断口形貌观察揭示,镁基复合材料在室温下拉伸时呈现明显的脆性断裂特征,而在较高温度下拉伸时则呈现韧脆混合断裂特征.

粉末冶金法制备镁基复合材料的力学性能和增强机理研究

为了探讨MWNTs对镁基复合材料力学性能的影响和增强机理,采用粉末冶金的方法制备了多壁碳纳米管增强镁基复合材料,对其力学性能进行了测试,并对显微组织进行了观察和分析。结果表明:碳纳米管在基体中呈束状分布,没有出现团聚现象;MWNTs与镁基之间并没有反应发生,碳纤维与镁基体并未在界面处形成碳镁化合物;它们之间是无任何化学作用的机械结合;复合材料的硬度随着MWNTs含量的增加而增加,强度也相应提高;镁基复合材料的强化主要来自增强体的强化作用、细晶强化和析出强化。

Gr（C）纤维增强镁基复合材料的界面结构

采用真空—压力浸渗工艺制备Ｇｒ（Ｃ）／Ｍｇ复合材料，Ｇｒ／Ｍｇ材料界面上无化学反应迹象，有析出物γ相（Ｍｇ１７Ａｌ１２），该析出物形状、大小与制备工艺条件，主要是纤维预制件温度有关。Ｃ／Ｍｇ复合材料界面Ａｌ含量较基体高出２倍多。

纤维增强镁基复合材料的阻尼性能

对比研究了C／ZM5和Gr/MB3两种镁基复合材料的阻尼性能，发现两种镁基复合材料的阻尼行为十分相似，它们无论在室温还是在高温下都优于镁合金。