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。

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。

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。

不同等温热处理条件下半固态挤压Mg_2Si/Al复合材料的组织和性能

采用重力铸造和等温热处理半固态挤压的方法制备了Mg_2Si/Al复合材料,并研究了复合材料的组织及性能。结果表明:经过等温热处理后得到了基体α-Al和增强相Mg_2Si双球化的半固态组织,其中,Mg_2Si颗粒呈现球化,α-Al呈现规则球形或椭球形。与普通重力铸造Mg_2Si/Al复合材料相比,等温热处理温度为555℃、565℃和570℃的半固态挤压Mg_2Si/Al复合材料的布氏硬度分别提高了26.09%、39.13%和31.30%。拉伸测试试验结果表明:等温热处理565℃时,半固态挤压Mg_2Si/Al复合材料的抗拉强度达到了274 MPa,延伸率达到了8.75%。

热处理与锻造对原位Mg_2Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用原位合法制备了4wt%Mg_2Si/Al复合材料,研究了超塑性预处理Mg_2Si对该复合材料组织和性能的影响。利用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜等分析了该复合材料的物相和显微组织,并通过常温拉伸试验测试了其力学性能。结果表明:4wt%Mg_2Si/Al复合材料经超塑性预处理后,Mg_2Si形貌有了明显变化,由原来粗大的汉字状转变球状颗粒,尺寸由10μm减小到4μm;组织偏析现象和不平衡组织都得到极大改善。预处理后该复合材料的伸长率达到11.5%,比未预处理的材料提高了100%,塑性极大提高。

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。

Mg_2Si/Al复合材料制备技术研究现状

Mg2Si/Al复合材料具有较多的优点,有着广泛的应用前景。探讨了Mg2Si/Al复合材料的制备技术,总结了各种技术的优缺点,得出了适合大规模工业化的制备方法。

热处理与锻造对原位Mg_2Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用原位合法制备了4wt%Mg2Si/Al复合材料,研究了超塑性预处理Mg2Si对该复合材料组织和性能的影响。利用光学显微镜、X-射线衍射仪和扫描电镜等分析了该复合材料的物相和显微组织,并通过常温拉伸试验测试了其力学性能。结果表明:4wt%Mg2Si/Al复合材料经超塑性预处理后,Mg2Si形貌有了明显变化,由原来粗大的汉字状转变球状颗粒,尺寸由10μm减小到4μm;组织偏析现象和不平衡组织都得到极大改善。预处理后该复合材料的伸长率达到11.5%,比未预处理的材料提高了100%,塑性极大提高。

不同工艺条件对半固态挤压Mg_2Si/Al复合材料组织和性能的影响

采用等温热处理半固态挤压的方法制备Mg2Si/Al复合材料,研究等温热处理温度、保温时间和挤压比压对复合材料组织和布氏硬度的影响.结果表明:经过等温热处理后得到了基体α-Al和Mg2Si增强相双球化的半固态组织,其中,Mg2Si颗粒呈现球化,α-Al呈现规则球形或椭球形.当挤压比压恒定时,Mg2Si/Al复合材料显微组织中α-Al和Mg2Si颗粒的球化随着温度和保温时间的增加而更加明显,同时α-Al的粗化也更加明显;当等温热处理温度和保温时间恒定时,挤压比压对半固态挤压Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响不大.硬度测试表明,当挤压比压恒定时,布氏硬度随着等温热处理温度和保温时间的增加呈现先增加后减小的趋势;但当等温热处理温度和保温时间恒定时,随着挤压比压的增加,布氏硬度随之提高.

熔渗温度对Si/Al复合材料组织及性能的影响

采用无压熔渗法制备Si/Al复合材料,研究了熔渗温度对所制备Si/Al复合材料Si相形貌的影响,对Si相间基体合金的凝固组织进行了分析,测试了Si/Al复合材料热膨胀系数、热导率及抗弯强度。结果表明,在相同熔渗时间下,随着熔渗温度升高,所制备Si/Al复合材料中Si相从颗粒状到形成网络状。Si相间的Al-Si基体合金中不再是典型的初生相和共晶组织,而是出现了类似离异共晶的结晶现象,即初晶Si和共晶Si是在原存的Si相上结晶长大。XRD分析显示在所制备复合材料中只有Si相和Al相。随着熔渗温度升高复合材料热膨胀系数、热导率以及抗弯强度均出现下降。

复合变质对不同镁量原位Mg_2Si/Al复合材料组织的影响

在不同镁含量铸造Mg2Si/A1-Si复合材料过程中,加入混合稀土氧化物与CaCO3作为变质剂,并采用光学显微镜研究了复合变质对组织的影响。结果表明,变质剂加入量与镁的加入量有关。0.2%的混合稀土氧化物与0.3%的CaCO3使Al-10%Mg-20%Si的初生Mg2Si尺寸由原来的75μm减小到25μm左右,变质效果显著,并初步探讨了其变质机理。

过剩硅含量对Mg_2Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响

采用重力铸造法制备不同过剩硅含量的原位Mg_2Si/Al复合材料,研究过剩硅含量对Mg_2Si/Al复合材料组织和耐磨性的影响.结果表明:随着过剩硅含量、磷加入量的增加,初生Mg_2Si的体积分数增加,尺寸却减小;初生硅的体积分数随过剩硅含量的增加而增加;当过剩硅的含量增加到16%时,初生硅的平均尺寸没有发生明显变化,规则生长的α-Al树枝晶不断破裂,变得圆整;初生硅依附或包围初生Mg_2Si生长.当初生Mg_2Si和初生硅同时存在时,磷对初生Mg_2Si的变质效果优于其对初生硅的变质效果.干滑动试验发现,在恒定的载荷、滑动速率以及磨损距离下,随着过剩硅含量的增加,Mg_2Si/Al复合材料的磨损失重逐渐减小.

Mg_2Si/Al复合材料的制备方法、力学性能和摩擦磨损行为研究现状

介绍Mg_2Si/Al复合材料的制备方法、力学性能和摩擦磨损行为的研究现状,指出目前在制备研究、力学性能研究和摩擦磨损行为研究中存在的不足:在制备方面需完善复合材料的制备理论,在力学性能和摩擦磨损行为研究方面需拓宽研究对象范围和深入研究强韧化机制及磨损机制,并对Mg_2Si/Al复合材料的未来研究提出展望。

添加Cu和T6下Mg_(2)Si/Al复合材料的组织与性能

采用铸造法制备原位自生亚共晶Al-10Mg_(2)Si复合材料,研究Cu和T6热处理对该复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:适量Cu的添加能显著减小共晶Mg_(2)Si相晶粒尺寸,使其晶体结构由粗大的长条状和汉字状转变为细小的条状和纤维状;同时使针状的β-Al_(5)Fe Si相转变为细小的不规则富Cu颗粒。经T6热处理后,质量分数为1.5%的Cu复合材料中的共晶Mg_(2)Si相完全球化。质量分数为1.5%的Cu添加同时提高了材料铸态下的抗拉强度(R_(m))、屈服强度(R_(p0.2))和伸长率(A),达317、169 MPa和2.3%,比未添加Cu提高了42.2%、24.3%和53.3%;经T6热处理的R_(m)和R_(p0.2)值分别增至332、181 MPa,而A值保持不变。同时,材料由脆性断裂完全转变为韧性断裂。

变质和细化工艺对原位Mg_2Si/Al复合材料组织与性能的影响

在原位Mg2Si/Al复合材料中,通过添加稀土Ho、P、混合稀土、Ca对Mg2Si相进行变质(细化)处理,观察变质(细化)前后材料的组织与力学性能变化,确定合适的变质(细化)剂。结果表明:经不同变质剂变质处理后,材料中初生Mg2Si相尺寸都有所减小,变质效果依次为:稀土Ho变质>P和混合稀土复合变质>P或混合稀土单一变质>Ca细化。经稀土Ho变质处理后,初生Mg2Si相转变为不规则的块状或长棒状,共晶Mg2Si变成纤维状,聚集在初生Mg2Si相周围,初生Mg2Si相尺寸达到16μm左右;经稀土Ho处理后,该合金的力学性能有所提升,抗拉强度提升至180 MPa以上,硬度提升至84HB以上。

激光重熔对高硅Si/Al复合材料组织的影响

对加压渗流铸造方法制备的高硅Si/Al复合材料进行激光重熔处理,以消除微小疏松缺陷,细化Si颗粒以及改善其与铝基体的结合.高硅Si/Al复合材料经激光重熔处理后,熔凝层Si颗粒细化均匀,疏松缺陷消失,但有气孔存在.在激光电流120A、扫描速度50mm/min的重熔规范下,气孔较少,且主要分布在熔凝区中下部.随激光电流增大、扫描速度的减小,Si颗粒逐渐变小,硬度值逐渐增大.重熔区的硬度远高于热影响区和基体,热影响区硬度略低于基体.

过剩Si对原位合成20%Mg_2Si/Al复合材料微观组织与硬度的影响

采用原位反应法制备了20%Mg_2Si/Al基复合材料,研究了过剩Si含量对该复合材料显微组织和硬度的影响。结果表明:未添加过剩Si时,复合材料中的初晶Mg_2Si相呈现出粗大的树枝晶和多边形块状,其硬度值最低约为82 HB;当过剩Si含量为5%时,初晶Mg_2Si相的尺寸最为细小,复合材料的硬度值增加至93 HB;当过剩Si含量为8%时,初晶Mg_2Si相的晶粒粗化,α-Al相球化,复合材料的硬度达到最大,约为108 HB,提高了31.7%。

旋转磁场对Mg2Si/Al复合材料半固态凝固组织的影响

通过微观组织分析研究了在半固态对亚共晶、共晶和过共晶成分的Mg2Si/Al复合材料施加旋转磁场后凝固组织特征。结果表明：复合材料合金凝固组织经过电磁搅拌后能够有效地细化Mg2Si相,并使得α-Al相变得细小且非枝晶化。施加旋转磁场对共晶成分的Al-7Si-8.9Mg2Si合金凝固组织初生Mg2Si相细化效果明显好于过共晶成分的Al-7Si-17Mg2Si合金。施加旋转磁场对亚共晶成分的Al-7Si-5Mg2Si合金和过共晶成分的Al-7Si-17Mg2Si合金共晶Mg2Si相的细化效果明显好于共晶成分的Al-7Si-8.9Mg2Si合金凝固组织。

压力渗流法制备Si/Al复合材料的组织与性能

采用压力渗流法制备了Si体积分数为62.1%~75.6%的Si/Al复合材料,研究了Si含量、Si粉粒径和热压处理对复合材料组织和性能的影响。结果表明,制备的Si/Al复合材料的相组成为Si相和α-Al相,其热导率和热膨胀系数均随着Si的体积分数增加或Si的粒径减小而降低,热导率最高可达136 W/(m·K),热膨胀系数最低为7.75×10^(-6)K^(-1);600℃热压处理后复合材料初生Si尖角明显钝化,热导率从119 W/(m·K)提高到125 W/(m·K),热膨胀系数从8.28×10^(-6)K^(-1)提高到8.73×10^(-6)K^(-1)。

等温时间对半固态挤压Mg2Si/Al复合材料组织和力学性能的影响

分别采用熔铸法和半固态挤压法制备了Mg2Si/Al复合材料,研究了挤压比压为255 MPa,等温温度为565℃时,等温时间对半固态挤压复合材料的组织及力学性能的影响。结果表明,等温时间50、60、100和160 min条件下,α-Al基体和Mg2Si增强相皆出现球化。硬度测试结果表明,等温时间50、60、100和160 min条件下,半固态挤压Mg2Si/Al复合材料的布氏硬度分别比熔铸法增幅33.04%、39.13%、23.48%和18.26%。拉伸测试结果表明,T6热处理后,50、60、100和160 min等温热处理时间的半固态挤压Mg2Si/Al复合材料的抗拉强度分别为202、275、224和210 MPa,伸长率分别达到了4.28%、8.76%、5.5%和2.18%。