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。

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。

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。

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。

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。

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%。

反复塑性变形对SiCp／AZ31镁基复合材料组织和性能的影响

采用反复塑性变形(RPW)技术,结合挤压工艺制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,研究了循环次数(RPW次数)对SiCp/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明,反复塑性变形具有明显的AZ31基体晶粒细化、SiCp细化和分散作用,能显著提高SiCp/AZ31复合材料的抗拉强度和硬度,并改善其塑性。在SiCp的体积分数为4%时,经RPW为300次的热挤压后,AZ31基体晶粒粒径达到最小值20μm,SiCp被粉碎成3μm以下的微粒,且弥散分布于合金基体中,复合材料的室温抗拉强度和硬度(HV)达到或接近最大值,分别为359MPa和107。

Ni颗粒增强AZ61复合材料的微观组织和力学性能

采用密闭半固态搅拌铸造工艺结合热挤压制备Ni颗粒增强AZ61复合材料板材,Ni颗粒含量(质量分数,下同)分别为3%,6%和9%,研究Ni_p/AZ61复合材料的微观组织、力学性能以及强化机制。结果表明:Ni_p/AZ61复合材料的增强相主要为细小的Mg_2Ni相和大块Al Ni相,尺寸分别为2～4μm和10～20μm。Mg_2Ni和AlNi能有效细化晶粒、促进再结晶,与镁基体结合良好。颗粒周围存在位错塞积,基体存在孪晶。Mg2Ni和Al Ni相都能有效提高材料的硬度、弹性模量和抗拉强度,但伸长率降低。9%Ni_p/AZ61复合材料的抗拉强度达到286.5±1.2 MPa,伸长率为4.3%±0.9%。Ni_p/AZ61复合材料的强化机制为细晶强化、Orowan强化以及载荷传递效应。

SiC_p/AZ61复合材料的触变压缩变形研究

利用Thermecmastor-Z热模机对通过搅熔铸造-半固态等温热处理方法制备出的SiCp/AZ61复合材料半固态坯料进行触变压缩试验。分析了应变速率、变形温度以及SiC颗粒体积分数对压缩应力的影响。研究表明,SiCp/AZ61复合材料在半固态条件下的流动应力对变形温度和应变速率敏感,变形温度低,应变速率大,流动应力高。SiC颗粒增强相体积分数越大,流动应力越大。

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%。

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。

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。

铸造SiC_p/Mg(AZ81)复合材料界面

用ＴＥＭ对铸态ＳｉＣｐ／Ｍｇ（ＡＺ８１）复合材料界面进行了研究。结果表明，ＳｉＣ颗粒与α－Ｍｇ界面光滑，无界面化学反应。Ｍｇ１７Ａｌ１２相及Ｃｕ５Ｚｎ８相能在ＳｉＣ颗粒表面形核长大，且它们之间的位向关系为：［１１－０１］ＳｉＣ‖［１１－１］Ｍｇ１７Ａｌ１２，（０１１－１）ＳｉＣ‖（１１０）Ｍｇ１７Ａｌ１２和［１００］Ｃｕ５Ｚｎ８‖［２１－１－０］ＳｉＣ，（００１）Ｃｕ５Ｚｎ８‖（０００１）ＳｉＣ。

SiC_p/AZ91D复合材料真空压力浸渗制备工艺及微观组织的研究

采用真空压力浸渗装置制备SiCp/AZ91D复合材料。对制备工艺进行了改进,提出了以SiC颗粒覆盖法保护镁合金熔体的措施,可以有效解决熔剂覆盖法易造成的熔剂夹杂问题;在压力0.4MPa、浸渗温度700℃、保压5min的条件下,制备SiC单一颗粒尺寸为5μm、体积分数为44.7%的SiCp/Mg复合材料;并且成功制备32μmSiC单一颗粒体积分数为56.4%的SiCp/AZ91D复合材料。经过光镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析表明,采用SiC颗粒覆盖法制备SiCp/AZ91D复合材料组织致密、无明显孔洞及夹杂等铸造缺陷,有新相Mg2Si生成。

热处理对SiC颗粒增强AZ81镁基复合材料组织、压缩强度及耐磨性的影响

研究了不同热处理工艺对SiCp/AZ81镁基复合材料组织、压缩性能及耐磨性的影响。结果表明,热处理能提高SiCp/AZ81镁基复合材料的耐磨性,其中固溶处理的效果最佳,与铸态的相比较,耐磨性可提高51.8%;时效处理及固溶+时效处理可提高SiCp/AZ81镁基复合材料压缩屈服强度,尤其是时效处理后达到238.7MPa;热处理过程改变β-Mg17Al12相的分布及形状是改善材料耐磨性和压缩屈服强度的主要原因。

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%。

快速凝固结合粉末冶金法制备SiC_p/AZ91复合材料的组织及性能

用快速凝固结合粉末冶金法制备了SiC颗粒增强镁合金基复合材料(SiCp/AZ91)棒材,研究了SiC颗粒含量对复合材料室温力学性能及显微组织的影响。结果表明:制备的复合材料棒材中SiC颗粒在基体中分布均匀,但仍存在局部颗粒团聚现象;随SiC颗粒含量的增加,复合材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均逐渐降低;热挤压过程中,镁、SiC和SiO2之间发生了界面反应,在界面生成Mg2Si等脆性相,影响了复合材料的界面性能。

B_4C颗粒对AZ 61蠕变及磨损性能影响的研究

采用机械搅拌法制备B4C/AZ61镁基复合材料,并通过对比AZ61镁合金和B4C/AZ61镁基复合材料的蠕变和磨损试验,分析B4C颗粒对AZ61镁合金蠕变及磨损性能的影响。结果表明:在蠕变性能上,与AZ61镁合金相比,B4C/AZ61镁基复合材料具有较小的初始蠕变量和较小的总蠕变量,进入稳态蠕变阶段的时间和进入稳态蠕变状态时的蠕变速率与AZ61镁合金基本相同;在磨损性能上,B4C颗粒的添加使得AZ61镁合金的抗磨损性能得到明显提升。