硅对Mg_2Si/ZM5复合材料组织和性能的影响

在真空感应炉中氩气保护下制备材料 ,采用OM ,SEM ,EDAX和XRD及拉伸试验 ,研究分析了硅对原位反应自生Mg2 Si/ZM5复合材料铸态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Mg2 Si强化相 ,明显地提高了材料的室温与高温强度 ,如Si的质量分数为 1.5 %时 ,室温抗拉强度与屈服强度提高幅度分别可达 2 0 .1%和 61.5 % ,Si的质量分数为 1.0 %时 ,高温抗拉强度与屈服强度提高幅度分别可达 14 .9%和 2 5 .7% ;Mg2 Si相的形貌随着硅含量的不同而变化 ,如Si的质量分数为 0 .5 %时 ,主要生成细小短棒状或片状共晶Mg2 Si相 ,Si的质量分数大于1%时 ,则出现了粗大块状或汉字状初生Mg2 Si相和片状或短棒状的共晶Mg2 Si相 ;由于所生成的Mg2 Si相本身是一种脆性相 ,使得该材料呈现出解理断裂 ,降低了材料的塑性。

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。

润滑条件下Mg_2B_2O_5/6061Al基复合材料摩擦磨损性能研究

采用自制的机械-超声混合搅拌设备制备出Mg2B2O5/6061Al铝基复合材料,复合材料的体积分数为2%。研究了载荷和滑动速度对基体以及复合材料的摩擦磨损性能的影响。实验结果表明,基体和复合材料摩擦系数总体上随着载荷和滑动速度的增加而减小。基体和复合材料的磨损率随载荷和滑动速度的增加而明显的增大,且基体和复合材料均存在一个临界载荷和临界滑动速度。当载荷和滑动速度到达临界值后,磨损率均急剧增大,此时试样摩擦磨损机制由微观疲劳磨损和磨粒磨损向粘着磨损与剥离磨损转变。

粉末热挤压法制备Mg_2B_2O_(5w)/6061Al复合材料的组织和力学性能研究

采用粉末冶金法制备了含量分别为5%、10%、15%、20%（体积分数,下同）的硼酸镁（Mg2B2O5）晶须增强6061铝基复合材料,利用SEM和EPMA研究了复合材料的微观组织,并测定了其力学性能。结果表明：在复合材料制备过程中Mg2B2O5晶须发生了破碎和折断,Mg2B2O5多以晶须团聚体的形式存在,出现尺寸为10~25μm的颗粒状增强体;Mg2B2O5晶须沿挤压方向定向排列,并且定向排列性随晶须含量的增加而减弱;复合材料的抗拉强度随着晶须含量的增加先升高后降低,并在晶须含量为15%时达到最大值191MPa,较基体合金增加16.5%;复合材料的伸长率随晶须含量的增加逐渐下降,当晶须含量为20%时降至最低值6.3%。

Mg_2B_2O_5w/AZ91D镁基复合材料的界面结构及其形成机理

采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对萃取Mg2B2O5w的物相、表面元素化学状态变化及Mg2B2O5w/AZ91D复合材料界面反应产物进行了研究。结果表明:Mg2B2O5w/AZ91D界面处存在厚度不均匀的MgO和MgB2相界面层;MgO的形成主要与复合材料制备过程中晶须表面上的吸附氧有关,而界面产物MgB2则应来源于Mg2B2O5w分解产物B2O3与基体中Mg的反应;Mg2B2O5w、MgO和MgB2之间通常没有确定的晶体学位相关系,但在特定Mg2B2O5w表面观察到(202)Mg2B2O5w//(002)MgO,[010]Mg2B2O5w//[110]MgO和(002)MgO//(0001)MgB2,[110]MgO//[21 10]MgB2取向关系。

(Mg_2B_2O_5w+ND)/ZK60镁基复合材料的摩擦磨损性能研究

在湿球磨条件下以600 r/min高能球磨混粉,并将球磨后的粉末经过热压烧结-热挤压成型制备(Mg2B2O5w+ND)/ZK60镁基复合材料。研究了(Mg2B2O5w+ND)/ZK60镁基复合材料在不同载荷和转速下的干摩擦磨损性能。结果表明:干摩擦条件下,材料的摩擦系数随着滑动距离的增加会经历跑和阶段和稳定阶段;材料的质量磨损率随着转速的增大而降低,随着载荷的增大而增大,且基体镁合金的质量磨损率始终低于复合材料。随着摩擦载荷和转速的增加,材料的摩擦系数减小,然后逐渐趋于平稳。混杂增强的镁基复合材料相比基体合金具有更低的摩擦系数。

ND+Mg_2B_2O_5w/ZK60复合材料尺寸稳定性研究

利用粉末冶金法制备出ND+Mg_2B_2O_5w/ZK60复合材料,研究了不同体积分数增强体对复合材料尺寸稳定性影响规律。结果表明,ZK60镁合金的尺寸稳定性要低于ND+Mg_2B_2O_5w/ZK60复合材料的稳定性;双增强体复合材料尺寸稳定性高于单增强体的复合材料尺寸稳定性;增强体体积分数越高,复合材料尺寸稳定性也越高。

纳米CuO催化剂晶粒尺寸对Mg_2Ni基复合材料储氢性能的影响

利用沉淀法制备纳米CuO,通过不同煅烧温度控制其晶粒尺寸。XRD测试表明,所得样品为CuO单相结构,晶粒尺寸分别为7.5,14.4nm和23.4nm。利用球磨法制备Mg_2Ni-Ni-5%(摩尔分数,下同)CuO复合材料,对材料的电化学性能、动力学性能及气态放氢活化能进行测试分析。结果表明,添加纳米CuO可明显提高材料的最大放电性能,改善Mg基复合材料电极表面的电催化活性,提高材料体相内H的扩散能力。DSC测试表明,纳米CuO复合材料比无催化剂材料的放氢温度降低约50K。通过Kissinger公式计算得到Mg_2Ni-Ni和Mg_2Ni-Ni-5%CuO600复合材料的放氢活化能分别为86.9kJ/mol和89.3kJ/mol。

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。

热处理对Mg_2B_2O_5w/AZ91D复合材料耐蚀性的影响

研究了不同热处理工艺对Mg2B2O5晶须增强AZ91D镁基复合材料耐腐蚀性能的影响。结果表明:镁基复合材料的耐蚀性能与其组织和结构密切相关,其β-Mg17Al12相的数量、形状以及α-Mg相中Al的含量都对复合材料的耐腐蚀性有影响。经固溶处理后(T4),材料的耐腐蚀性下降;经人工时效处理后(T5),材料的耐腐蚀性提高;经固溶+人工时效处理后(T6),材料的耐腐蚀性严重下降。

热机械循环Mg_2B_2O_5/AZ31复合材料电化学腐蚀行为研究

对Mg2B2O5/AZ31复合材料在热循环条件下的试样进行了电化学腐蚀,通过电化学噪声技术(EN)噪声电阻(Rn)和功率谱密度(PSD)等方法研究了Mg2B2O5/AZ31复合材料在中性NaCl溶液中的腐蚀行为。研究表明,浸泡初期(0～24 h),电化学噪声电位、电流在测量时间范围内漂移较小,电位谱功率密度(PSDV)曲线的斜率几乎不变。浸泡后期(24～36 h),电化学噪声出现尖峰波动,谱功率曲线的斜率产生突变,表明电极表面的亚稳态蚀点转化为稳定蚀点。扫描电镜表面形貌分析表明,浸泡36 h后电极表面出现明显蚀点。

涂覆及未涂覆Mg_2B_2O_(5w)晶须的6061Al合金干摩擦行为研究

制备了未涂覆、涂覆Cu O和涂覆Zn O的硼酸镁晶须(Mg2B2O5w)增强的6061Al铝基复合材料,研究了外加载荷和滑动速度对6061Al合金以及复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,在相同条件下,涂覆Zn O涂层、Cu O涂层、未涂层晶须增强的铝基复合材料和6061Al合金磨损率依次增大;随着载荷和滑动速度的增加,6061Al合金和复合材料的摩擦系数均有下降的趋势,磨损率随之减小。

CuO涂覆Mg_2B_2O_5晶须增强镁基复合材料界面结构研究

采用溶胶-凝胶法制备的CuO涂覆Mg2B2O5晶须改善了晶须增强镁基复合材料的界面。利用X射线衍射仪、扫描电镜和透射电子显微镜对CuO涂覆Mg2B2O5晶须和镁基复合材料分别进行物相分析、形貌观察和界面结构分析。结果表明:CuO成功地涂覆在了Mg2B2O5晶须上,CuO涂覆Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的界面相为MgCu2和MgO相,来源于CuO和基体的界面反应产物;基体析出相MgZn2在晶须两侧平行生长,在特定位置和晶须具有一定的晶体学位向关系:[001]Mg2B2O5[5143]MgZn2和(100)Mg2B2O5(0111)MgZn2;CuO涂覆Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的抗拉强度和伸长率分别提高了37.6%和35.7%。

Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的组织与界面结构研究

采用光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪研究Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的铸态组织及Mg2B2O5/AZ91D界面反应产物。结果表明:Mg2B2O5晶须具有孪晶结构,其孪生面和晶体生长方向分别为(202)和[010];部分Mg2B2O5晶须中存在MgB4O7颗粒相;在基体晶界与Mg2B2O5晶须之间存在等轴状Mg2Si相;Mg2B2O5/AZ91D界面处存在厚度不均匀的MgO和MgB2相界面层。尽管Mg2B2O5、MgO和MgB2之间没有确定的晶体学位相关系,但在特定Mg2B2O5晶须表面观察到(202)Mg2B2O5//(002)MgO,[010]Mg2B2O5//[110]MgO和(002)MgO//(0001)MgB2,[110]MgO//[2110]MgB2取向关系。最后,讨论Mg2B2O5晶须对复合材料组织结构和性能的影响。

离心转速对过共晶铝硅合金Al-19Si-5Mg组织的影响

通过改变离心铸造的转速,获得了内层聚集大量Mg2Si和初晶Si,中层不含Mg2Si和初晶Si,外层含有少量Mg2Si和初晶Si的Al-19%Si-5%Mg合金自生梯度功能复合材料圆筒形零件,分析了该复合材料零件组织分布特征和成型工艺过程及影响因素。实验结果表明:离心转速将明显影响第二相颗粒的分布;离心转速越高,颗粒的偏聚越明显。

Mg_2B_2O_5晶须增强AZ91D镁基复合材料在Cl^-溶液中腐蚀行为

用电化学方法测量了Mg_2B_2O_5晶须增强AZ91D镁基复合材料在3.5%NaCl溶液中的开路电位、动电位极化曲线和交流阻抗,研究了晶须体积分数对镁合金基体耐腐蚀性能的影响,并利用SEM和XRD表征了腐蚀后复合材料表面的微观形貌和相组成。结果表明,随着Mg_2B_2O_5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。当硼酸镁晶须的体积分数为35%时,材料的自腐蚀电位提高0.2V以上,自腐蚀流密度降低了1个数量级;SEM测试表明,复合材料表面生成了一层晶须增韧的腐蚀钝化膜,对基体起到保护作用。