热处理对搅拌铸造Ti_(p)/AZ91 D镁基复合材料组织与力学性能的影响

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和显微硬度及室温拉伸力学性能测试等方法,分析研究了固溶、时效热处理对搅拌铸造Ti_(p)/AZ91D复合材料(体积分数4.0%,平均粒径6.5μm)的微观组织和力学性能的影响规律。结果表明,400℃固溶热处理时,Tip/AZ91D复合材料的固溶时间为2 h,比基体AZ91D合金缩短8 h,原因是复合材料组织中的共晶β-Mg17Al12相比基体合金中的较细小、弥散,更快溶解进入α-Mg基体相。在168℃时效热处理时,复合材料中的Ti颗粒界面促进β相析出,使其峰值时效时间只需16 h,比基体合金缩短一半。经过固溶时效热处理后,复合材料的屈服强度和抗拉强度分别达到150 MPa和217 MPa,比基体合金均有所提高。

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料的挤压浸渗制备工艺及微观组织和界面的研究

采用挤压浸渗法制备Al2O3-SiO2/AZ91D复合材料。改进制备工艺,利用价格低廉且来源广泛的硅酸铝短纤维作增强体,用磷酸铝作黏结剂制得预制体。在预制体温度660℃、模具温度560℃、浇注温度760℃和压力30～50MPa下,通过挤压浸渗工艺制备AZ91D镁基复合材料。采用光学显微分析、XRD衍射分析、SEM扫描分析等方法研究该复合材料。结果表明,镁与磷酸铝黏结剂反应后在界面上生成一定数量的MgO颗粒和少量的MgAl2O4颗粒,致使硅酸铝增强纤维和镁合金基体之间形成较强界面结合。复合材料组织致密、无明显孔洞及夹杂等铸造缺陷。其界面上的反应产物主要有MgO、MgP4。

Al2O3-SiO2／AZ91D镁基复合材料的制备及其性能研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2／AZ91D镁基复合材料。介绍了复合材料的制备工艺，适宜的挤压铸造工艺为：基体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和压力30～50MPa。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜OM等分析结果表明：复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成；镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物；基体镁与硅酸铝纤维的界面形成比较紧密的结合层。与镁合金相比，复合材料的硬度和油摩擦性能有较大提高。

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料制备及界面反应机理研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料。介绍了复合材料的制备工艺,适宜的挤压铸造工艺为预制体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和30～50MPa压力。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成较紧密的结合层。

Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料的制备及其性能研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al_2O_3-SiO_2/AZ91D镁基复合材料。适宜的挤压铸造工艺为:预制体温度650℃、模具温度550℃、浇注温度760℃和压力30～50 MPa。XRD、SEM、EDS和OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg_(17)Al_(12)、MgO、AlPO_4、3Al_2O_3·2SiO_2和Mg_2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg_2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成比较紧密的结合层。与镁合金相比,复合材料的硬度和油摩擦性能有较大提高。

具有网络互穿结构TiC／AZ91D镁基复合材料的一种合成方法

介绍一种新的低成本合成具有网络互穿结构TiC/ AZ91D镁基复合材料的方法——原位反应渗透法。该方法中, TiC陶瓷增强相由元素粉末Ti和C间原位反应直接合成,无需添加第三相金属粉末,仅在原位反应发生的同时熔融基体镁合金由毛细管力作用渗入(Tip+Cp)顸制块内部构成致密的具有网络互穿结构的TiC/AZ91D镁基复合材料。实验结果和理论计算表明:(1)通过精确控制(Tip+Cp)预制块的致密度,考虑原位反应发生前后形成的TiC本征体积变化,即可获得具有不同TiC陶瓷含量的网络互穿结构镁基复合材料;(2)原位合成的TiC陶瓷是一可变化学剂量比的化合物,其晶格常敷随反应条件而变化,主要取决于反应条件和原始元素粉末的足寸。

Al_2O_(3sf)/AZ91D-Y镁基复合材料二次重熔及等温压缩研究

为了推动半固态加工在镁基复合材料成形中的应用,采用液态浸渗法制备出体积分数为10%的Al2O3sf/AZ91D-Y镁基复合材料,并采用等径道角挤压对镁基复合材料进行了形变诱导。再对镁基复合材料进行了二次重熔,并采用等温压缩实验对镁基复合材料在半固态下的力学性能进行了研究。研究表明:在550℃和560℃时延长保温时间有利于组织的球化,在560℃比550℃时,更加能促进晶粒的结晶球化;在相同的应变速率下,压缩变形时的峰值应力随着加热温度升高而降低;在相同的加热温度下,应变速率越大,峰值应力越大。

SiCw/AZ91复合材料及AZ91镁合金的高温压缩变形的研究

利用GPL-1500热模拟试验机对SiCw/AZ91复合材料和AZ91镁合金在不同温度及不同应变速率条件下进行高温压缩试验,根据压缩的真应力-应变曲线计算出合金和复合材料的应变速率敏感指数(m)和表观激活能(Q)。结果表明,复合材料和镁合金的应变速率敏感指数均随温度的升高而增大,并且在同一温度下,复合材料的m值大于镁合金的m值;另外,复合材料和镁合金的表观激活能也随温度和应变速率的改变而发生变化,表明在不同条件下压缩时,复合材料和镁合金的高温压缩变形机制也发生了变化。

SiC颗粒增强AZ91基复合材料拉伸性能研究

针对风力发电机组摩擦材料对性能的要求,在不同的温度下,成功制备出了SiC颗粒增强的AZ91镁合金基复合材料,并且对其拉伸性能进行研究。结果表明,SiCp/AZ91复合材料的抗拉强度高于AZ91基体镁合金;在同样的烧结温度下,直径较小的SiC颗粒对复合材料的抗拉强度提高幅度较大。

流变成形压力对Al_2Y/AZ91镁基复合材料摩擦磨损行为的影响

采用销盘式摩擦副,在转速为100 r/min干摩擦条件下,结合OM、SEM结果,考察了不同载荷与成形压力对流变成形Al2Y/AZ91镁基复合材料(质量分数2%Y)摩擦磨损性能的影响,并探究耐磨性与材料显微组织、力学性能之间的关系.研究表明:在相同的实验载荷下,随着制备复合材料流变成形压力的增加,材料的磨损质量和摩擦系数减少,本实验条件下最大成形压力为100 MPa时磨损量和摩擦系数最小,摩擦磨损性能较佳;对于在相同成形压力下制备的镁基复合材料,磨损质量随着载荷的提升而增大,而摩擦系数有所降低.当载荷较小时,Al2Y/AZ91镁基复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主;随着载荷的增大,磨损机制逐步发生转变;当载荷较大时,磨损机制以剥层磨损为主.

(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的组织及性能

采用微波烧结制备了(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料,研究了不同体积分数(SiC+B4C)p(0%、5%、10%、15%、20 vol%)对复合材料组织及性能的影响。结果表明:(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的组织主要由α-Mg、SiC、B4C、Mg17Al12和少量MgO等组成。随着(SiC+B4C)p含量的增加,(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的相对密度减小,显微硬度增加,而抗压强度先增后降,当(SiC+B4C)p含量为15%时达到最大值。15%(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的显微硬度和抗压强度分别达到196.16 HV0.025和326.3 MPa,相对于未添加(SiC+B4C)p的AZ91D材料分别提高了145%和120%。随着(SiC+B4C)p含量的增加,复合材料的耐磨性先提高后降低,磨痕由清晰的犁沟形貌逐渐模糊,磨损机制由磨粒磨损转变为剥层磨损。

SiC颗粒增强AZ81镁合金基复合材料

采用熔体搅拌法制备SiC颗粒增强AZ81镁合金基复合材料,并对其摩擦磨损性能进行研究。应用熔体搅拌法制备的SiCp/AZ81镁合金基复合材料具有SiC颗粒分布均匀、与基体结合紧密的特点;10μmSiCp/AZ81复合材料的抗拉性能较好,且加入SiC颗粒可使AZ81镁合金复合材料的耐磨性提高15.4%～18.3%。

温度对原位合成制备TiC/AZ91D镁基复合材料组织的影响

基于原位合成反应制备了TiC/AZ91D镁基复合材料,借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、金相显微镜对微观组织以及物相进行分析,探讨温度(740℃、760℃、780℃)对镁基复合材料组织和显微硬度的影响。结果表明:当制备温度为740℃时,镁基复合材料组织中仅有Al_(3)Ti存在,材料的硬度最低;当制备温度为760℃和780℃时,镁基复合材料组织中均出现了Al_(3)Ti+TiC,其中780℃制备的镁基复合材料的硬度最高,与AZ91D镁合金相比,硬度提高了72.39%。在制备TiC/AZ91D镁基复合材料过程中,当温度较低时Al_(3)Ti最先形成,Al_(3)Ti的热力学稳定性随温度升高而下降。

基于三维微观结构的SiC/AZ91D复合材料单轴拉伸过程中裂纹萌生扩展机制

为避免基于线弹性力学对裂纹问题模拟时,需要在试件中预制裂纹且在裂纹尖端存在奇异性的弊端,提出在颗粒界面引入内聚力单元来模拟研究SiC/AZ91D镁基复合材料在单轴拉伸情况下裂纹萌生扩展机制,提供一种解决裂纹扩展问题的新手段。结果表明:SiC颗粒的引入能够有效阻挡裂纹的萌生扩展,颗粒体积分数增加或者颗粒尺寸的增加均会加速复合材料的裂纹扩展过程,降低其伸长率,与试验情况吻合较好;SiC/AZ91D镁基复合材料拉伸过程中裂纹萌生扩展机制是颗粒与基体交界处萌生裂纹,微裂纹相互连接形成主裂纹,并绕开颗粒进行扩展致使材料断裂。

滑动速度对Al_2O_3-SiO_(2(sf))/AZ91D复合材料磨损性能的影响

以硅酸铝短纤维作为增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备出硅酸铝短纤维体积分数分别为15%、20%、25%和30%的镁基复合材料。利用MM200磨损试验机,分别在10、20、30、40、50N的外加载荷及0.47m/s和0.94m/s速度条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干磨条件下进行对磨,考察了滑动速度对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料试样磨损量的影响,并通过扫描电镜对试样摩擦表面进行了形貌观察和分析。结果表明,滑动速度的变化对复合材料试样磨损量的影响比对AZ91D基体合金试样磨损量的影响更大更复杂,这种影响趋势既因复合材料体积分数的变化而不同,同时取决于外加载荷的大小。

Al_2O_3-SiO_(2(sf))/AZ91D复合材料的摩擦磨损性能

以硅酸铝短纤维作增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备镁基复合材料。利用MM200磨损试验机,分别在10、30、50N的外加载荷和0.47和0.94m/s条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干态条件下进行对磨,结果表明,在0.47m/s的滑行速度和10、30N的外加载荷条件下,复合材料的磨损机制基本上是单一的磨粒磨损;在0.47m/s的滑行速度和50N外加载荷条件下,复合材料在磨粒磨损的基础上附带有轻微的剥落磨损;在0.94m/s的滑行速度和50N外加载荷条件下,复合材料的摩擦磨损机制是以磨粒磨损为主并辅以轻微粘着磨损的复合磨损,此时,复合材料表现出相对较好的摩擦磨损性能。

Al_2O_3-SiO_2(sf)/AZ91D复合材料时效行为的研究

采用微观组织结构观察,XRD分析和宏观硬度分析等手段研究了Al2O3-SiO2短纤维增强AZ91D镁合金复合材料的时效特性,结果表明:在不同时效温度下,Al2O3-SiO2短纤维增强AZ91D镁合金复合材料具有和AZ91D合金相似的时效硬化曲线及相同的析出相β-Mg17Al12。在时效硬化过程中复合材料始终保持比AZ91D合金高的硬度,而且随着Al2O3-SiO2短纤维含量的增加硬度随之增加,时效硬化峰提前。

AZ91D镁合金表面Ni-铅基巴氏合金双镀层的摩擦磨损性能

为了改善镁合金的摩擦学性能,采用化学镀镍与热浸镀铅基巴氏合金相结合的方法,在AZ91D镁合金表面获得了Ni-铅基巴氏合金双镀层。用JEOLJSM-7001F型扫描电镜观察了镀层的形貌,以CETRUMT-2型球盘试验机研究了干摩擦条件下AZ91D镁合金基体和Ni-铅基巴氏合金镀层的摩擦学性能及摩擦后的表面磨痕轮廓特征。研究发现,镁合金基体与Ni-铅基巴氏合金镀层载荷为0.5 N时平均摩擦系数分别为0.397和0.145,磨损率分别为3.180×10-3,9.826×10-5mm3/(m·N);载荷为2 N时摩擦系数分别为0.346和0.254,磨损率分别为1.991×10-3,7.763×10-5mm3/(m·N)。结果表明,Ni-铅基巴氏合金双层镀层使镁合金表面的减摩性能得到显著提高,同时也有效地提高了基体的耐磨性能。

SiC/AZ91D复合材料中孔隙缺陷对裂纹萌生和扩展行为的影响

采用内聚力模型及有限元分析方法,在含真实形貌SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料中引入孔隙缺陷,分析不同孔隙率及孔隙形状在单轴拉伸过程中对SiC/AZ91D复合材料力学行为的影响。结果表明:孔隙长径比为1时,孔隙率为0%、0.5%、1.0%、1.5%的复合材料的抗拉强度分别为351.214 MPa、339.452 MPa、325.735 MPa、306.791 MPa,抗拉强度随孔隙率的增加逐渐降低,复合材料中裂纹萌生和裂纹扩展时间均随孔隙率增加而提前。孔隙长径比越大,其尖端部位应力集中越严重,复合材料抗拉强度也越低。无孔隙缺陷的SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生扩展机制是颗粒与基体交界处萌生微裂纹,微裂纹相互连接形成主裂纹绕开颗粒进行扩展致使材料断裂,含孔隙的SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生扩展机制为微裂纹在孔隙周围萌生,与颗粒和基体交界处产生的微裂纹相互连接,汇集成主裂纹绕开颗粒扩展使材料断裂。

单/双尺寸SiCp对AZ91D镁合金组织和性能的影响

以AZ91D镁合金和平均颗粒尺寸为10μm和10 nm的SiC颗粒分别作为基体和增强相,通过半固态机械搅拌法制备出单、双尺寸SiC颗粒增强镁基复合材料。结果显示,SiCp体积分数为2%的10 nm SiCp/AZ91D复合材料的抗拉强度达到198 MPa,提升了34.7%,屈服强度达到113 MPa,提升了46.7%,伸长率达到6.4%,这主要由于纳米SiC颗粒的晶粒细化作用。断裂机制表明,SiCp/AZ91D复合材料裂纹主要沿微米SiCp-AZ91D的界面扩展。