SiC颗粒、保温时间对SiC_P/AZ61复合材料半固态组织的影响

研究SiC颗粒、保温时间对SiCP/AZ61复合材料半固态组织的影响,并探讨复合材料等温过程中半固态组织演变机理。结果表明,SiCP/AZ61复合材料在温度595℃,不同保温时间(0min～90min)下,其组织的演变过程为,枝晶臂合并→大块状组织→晶界处局部熔化分离→晶粒组织球化→球状组织缓慢长大。在温度595℃,保温30min～60min时,SiCP/AZ61复合材料可以获得最佳的半固态组织;与AZ61基体合金相比,由于SiC颗粒的加入,使得SiCP/AZ61复合材料在等温热处理过程中的半固态组织更为细小,并且随着SiC颗粒体积分数增加,其半固态组织中球状颗粒的尺寸越小。

铸态微纳双尺寸SiC/AZ61复合材料的组织及性能

采用半固态加超声复合搅拌法制备了不同组分的铸态微纳米双尺寸Si C增强AZ61镁基复合材料。通过OM、SEM、XRD、EDS、电子万能试验机等方法分析了复合材料的显微组织和力学性能。结果表明,在AZ61合金中添加Si Cp不仅可以有效细化晶粒,而且能改善第二相的分布;随着微纳米Si C颗粒体积比的增大,复合材料的晶粒尺寸进一步减小,并且微米颗粒的加入可以减轻纳米颗粒团聚。复合材料的强度力学性能均高于基体合金,其中N-1+M-6复合材料具有最佳的综合力学性能,比基体合金的抗拉强度和屈服强度分别提高了82.9%和41.6%。

SiC颗粒对SiC_P/AZ61复合材料触变压缩行为的影响

利用Thermecmastor-Z热模机对经过搅熔铸造法-半固态等温热处理法制备的SiCp/AZ61复合材料半固态坯料进行触变压缩实验。重点分析了SiC颗粒体积分数对真实应力和微观组织的影响。研究表明:在压缩变形前后的SiCp/AZ61复合材料中,SiC颗粒增强相主要位于晶粒晶界处;SiC颗粒增强相体积分数越大,SiCp/AZ61复合材料在半固态条件下的真实应力越大、组织颗粒越细小,塑性变形越明显。

SiC_P/AZ61复合材料半固态触变成形的数值模拟

采用等温热处理法制备SiCP/AZ61复合材料半固态坯料。运用所建立的高固相SiCP/AZ61复合材料本构模型,对其触变成形过程进行数值模拟,得到成形过程中的应力和应变分布,并对比了触变成形和常规成形的成形特点。结果表明,SiCP/AZ61复合材料触变成形具有变形抗力小、应力分布均匀的特点。通过对比试验结果和模拟结果可知,两者吻合较好,所获结果可指导镁基复合材料触变成形工艺实践。

高固相率SiC_P/AZ61复合材料触变成形的数值模拟

采用等温热处理法制备SiCP/AZ61复合材料半固态坯料,在自制实验装置上进行触变成形实验。采用所建立的高固相率SiCP/AZ61复合材料本构模型,对触变成形过程进行了数值模拟,得到了不同成形温度下的应力、应变和温度场分布。结果表明,与成形温度为530℃相比,560℃时复合材料触变成形具有变形抗力小、应变与温度场分布均匀的特点。通过实验和模拟结果对比可知(成形温度为560℃),两者吻合较好,所获结果可指导高固相率镁基复合材料触变成形工艺实践。

预变形SiC_P/AZ61复合材料在半固态等温热处理时的组织演变

采用半固态等温热处理法研究了预变形SiCP/AZ61复合材料的微观组织变化。研究表明,SiCP/AZ61复合材料经15%预变形后,其最佳非枝晶组织的制备工艺参数：加热温度600℃、保温30～60min,这一温度区间可获得均匀、圆整的球状组织;当加热温度高于605℃时,复合材料试样液相体积分数较高,产生严重变形和流淌,难以满足后续半固态触变成形时的组织要求。变形后SiCP/AZ61复合材料组织演化机制分析表明,在加热初期,晶粒主要呈熔合合并;加热中后期,晶粒主要通过熔化分离、球化并粗化长大。

SiC_P/AZ61复合材料触变铸造的有限元模拟

采用DEFORM3D软件对SiCP/AZ61复合材料汽车中间轴螺塞触变铸造过程进行了数值模拟,分析了汽车中间轴螺塞材料的流动规律,着重研究了冲头速度和SiC颗粒体积分数对其触变铸造成形过程的影响,并进行了相应的触变铸造工艺试验研究。结果表明,在相同的成形工艺条件下,SiCP/AZ61复合材料汽车中间轴螺塞的等效应力随着SiC颗粒体积分数的增加而增大;而冲头速度的提高,使得其等效应力明显增大,等效应变分布更均匀。

基于BP神经网络的SiC_P/AZ61复合材料力学性能预测

利用人工神经网络(ANN)的BP(back propagation)算法,建立了复合材料力学性能预测模型。模型由三层神经元组成,分别为输入层、隐含层和输出层。以SiC_P/AZ61复合材料的力学性能与SiC的颗粒体积分数的关系为研究对象,选取了七组试验数据作为学习样本,用建立的网络预测未知,并给出预报曲线和预测程序界面图。与试验结果比较表明,所建立的网络能反映SiC_P/AZ61复合材料中SiC的颗粒体积分数与其力学性能之间的关系,为试验设计提供了一种新的思路。

变形条件对SiC_P/AZ61复合材料力学行为的影响

利用Thermecmastor-Z热模机对6vol%SiC_p/AZ61复合材料初始态和半固态坯料进行压缩变形试验。分析了变形条件对真应力和微观组织的影响。研究表明:在相同应变速率下,随变形温度升高,该复合材料的真应力相应下降,峰值应力和稳态应力明显降低。与半固态复合材料坯料相比,在半固态温度区间(变形温度530℃)进行压缩,初始态复合材料的峰值应力达到17.6 MPa,约为半固态复合材料坯料的1.5倍;在高温固相压缩(变形温度400℃)时,初始态复合材料的峰值应力达75.4 MPa,晶粒局部呈纤维状,变形抗力较高。

Y变质SiC_P/AZ61复合材料的半固态等温热处理组织演变

采用半固态等温热处理法研究了0.5wt%Y变质SiCP/AZ61复合材料的组织演变过程。结果表明,本试验中变质后SiCP/AZ61复合材料最佳半固态组织的制备工艺条件为:加热温度595～600℃、保温30～60 min。与未变质SiCP/AZ61复合材料相比,0.5wt%Y变质SiCP/AZ61复合材料的粗化速率常数较小,具有较好的热稳定性;加热温度高于605℃时,0.5wt%Y变质SiCP/AZ61复合材料中液相体积分数较高,试样出现严重变形和流淌,不能满足后续触变成形时的组织要求。在整个半固态等温热处理过程中,0.5wt%Y变质SiCP/AZ61复合材料组织的演化机制主要体现为:枝晶臂及晶粒间熔合合并→β相熔化晶界分离→晶粒组织(α-Mg)部分球化→完全球化→粗化长大。

时效处理对SiC_p/AZ61镁基复合材料显微组织和力学性能的影响

对超声法制备的SiCp/AZ61镁基复合材料进行时效研究,结果表明:在时效过程中析出的第二相经XRD分析为Mg17Al12,且第二相的脱溶方式为连续脱溶与不连续脱溶两种方式同时存在,与基体相比,SiCp/AZ61镁基复合材料在时效时的孕育期要长,且在过时效期显微硬度下降要慢。试样经420℃固溶10 h后,硬度值为66.5 HV,再经250℃时效,最佳的时效时间为10 h,硬度达到81.5 HV,与基体相比,硬度提高54%。

SiCP／AZ61镁基复合材料局部重熔的组织演变

研究了SiCP/AZ61镁基复合材料在局部重熔中的组织演变及其影响因素。结果表明,SiCP/AZ61镁基复合材料局部重熔最佳工艺参数为,加热温度595℃~600℃、保温时间30min^60min。与AZ61基体合金相比,复合材料在局部重熔时的初始分离速率明显较慢;SiCP/AZ61镁基复合材料在重熔过程中具有较高的稳定性,即随温度的提高和保温时间的延长,获得的半固态触变组织更细小。当局部重熔加热温度高于610℃时,复合材料坯料组织易发生严重变形并出现流淌现象,使得重熔试验无法进行。