硼酸镁晶须增强镁基复合材料的谱学表征与性能研究

用X射线衍射谱分析了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料中的物相。研究了固溶处理和时效处理以及固溶处理加人工时效处理对复合材料组织演变的影响及组织与显微硬度之间的关系。结果表明,经过固溶处理后,共晶相的分解使复合材料的硬度值明显下降。时效处理使得复合材料的硬度逐渐增加并在时效处理16h后出现时效峰值201HV。然而随着时效时间的进一步增加,显微硬度值降低。经固溶处理24h,基体中β相基本溶解,形成过饱和的固溶体,接着时效处理8h,β相以弥散形式析出,从而使得复合材料的显微硬度值提高30%;而固溶处理24h及时效处理24h后,β析出相由细小片状的连续析出相向粗大的层片状非连续析出相过渡,使得复合材料的显微硬度下降到183HV。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的摩擦性能及磨损行为

研究真空气压渗流法制备的硼酸镁晶须增强镁基复合材料(体积分数30%)及其基体合金在液体石蜡润滑条件下的滑动摩擦磨损性能。试验条件为滑动距离2km,滑动速度0.5、1.0、2.0、3.0和5.0m/s,载荷5、10、18、25和40N。结果表明:在润滑条件下,引入增强相MgB2O5能提高复合材料在低载下的耐磨性能。随着载荷的增加,复合材料的磨损由轻微磨损向严重磨损转变。临界载荷分别为:1m/s,25N;2m/s,18N;3m/s,10N;5m/s,5N。复合材料磨损情况的扫描电子显微分析和观察显示,复合材料在两种摩损阶段的主导磨损机制分别为磨粒和剥层磨损。研究还发现,复合材料由轻微磨损阶段向严重磨损阶段的转变不仅与载荷有关,还与滑动速度有关。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料高温蠕变性能

通过高温蠕变试验并对微观组织及蠕变断口形貌进行了观察,研究了硼酸镁晶须增强镁基复合材料在高温下的蠕变性能。结果表明,高温对AZ91D合金的抗蠕变性能具有很大的影响。硼酸镁晶须增强镁基复合材料在300℃﹑30MPa下的蠕变寿命达到了约24h,而基体合金只有6h,说明硼酸镁晶须对基体合金的增强作用明显。硼酸镁晶须增强镁基复合材料比基体镁合金的蠕变速率低2～3个数量级。发现了沿晶滑移和由于晶须拔出导致与基体结合的松动而产生的部分镁合金整体脱落是复合材料蠕变破坏的主要原因。

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的室温及高温性能

用真空气压渗流技术制备了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料,Mg2B2O5晶须在基体中均匀分布,材料无气孔缺陷,组织致密。硼酸镁晶须增强镁基复合材料具有细化的组织结构,弹性模量和抗拉强度相比镁合金有显著的提高、热膨胀系数明显降低。同时,对材料进行随着温度升高的力学性能测试,结果表明:复合材料的弹性模量、拉伸强度和规定非比例强度σ0.2随着温度的升高而降低,在超过225℃的服役条件下较室温条件下的强度和弹性模量大幅度下降,但塑性成形能力有所提高。

高体积分数Mg_2B_2O_(5w)/AZ91D复合材料的热疲劳性能

用真空气压渗流装置成功制备了硼酸镁晶须体积分数为52％的Mg2B2O5w／AZ91D镁基复合材料。观察了该材料在30-350℃热循环条件下热疲劳裂纹扩展的形貌，并分析了热疲劳短裂纹的产生和扩展机制。结果表明，材料的热疲劳裂纹的扩展与热循环的次数以及材料的内部结构有关。

AZ31镁合金挤压轧制过程微观织构演变

利用光学显微分析和电子背散射衍射(Electron Back Scatter Diffraction,简称EBSD)技术,研究了AZ31镁合金在挤压开坯、轧制及退火过程中微观组织和织构的演变规律。结果表明:挤压后板材呈现出特殊的纤维织构,基面平行于挤压方向,在随后的轧制过程中纤维织构逐渐向基面织构转化,且随变形量的增加,基面织构逐渐增强,最终形成了强烈的基面板织构。