無壓浸滲法制備Al-,2-O-,3f--AZ91D復合材料工藝及性能研究.pdf

1、本文采用無壓浸滲方法制備了Al2O3纖維增強AZ91D鎂基復合材料。采用金相顯微鏡、SEM(掃描電鏡)、XRD(X射線衍射)和EDS(能譜分析)等檢測分析手段,對復合材料的組織、力學性能及摩擦磨損行為進行了研究。 經(jīng)過工藝優(yōu)化得到的預制體通過掃描電鏡觀察,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在大量的微觀孔洞；通過測定預制體的孔隙率,其值可達72％以上；孔隙率隨造孔劑碳粉質(zhì)量分數(shù)的增加而增大,當碳粉質(zhì)量分數(shù)小于20wt.％時,隨碳粉質(zhì)量分數(shù)的增加,孔隙率

2、變化較明顯。碳粉質(zhì)量分數(shù)大于20wt.％時,孔隙率變化幅度趨于平緩。 通過不同工藝條件下的浸滲成形實驗發(fā)現(xiàn),在保溫溫度高于635℃、保溫時間大于40min時浸滲成形均可完成。復合材料的組織中除了存在長條狀與點狀的Al2O3纖維及鎂基體外,還可以發(fā)現(xiàn)少量的微觀孔洞和生成的Mg2Si相；隨著保溫溫度的升高或保溫時間的延長,微觀孔洞的數(shù)量有所減少,同時,Mg2Si相的數(shù)量也有所增多、尺寸略有變大,并對復合材料的硬度有較明顯的影響。Al

3、2O3纖維與Mg基體界面處結(jié)合良好,界面附近存在Mg2Si;Al2O3纖維表層附著有一層顏色較深的膜,經(jīng)能譜分析判斷其為MgO。增大Al2O3纖維的加入量,復合材料硬度呈現(xiàn)上升趨勢,且復合材料的硬度都高于AZ91D鎂合金的。硬度隨保溫時間變化趨勢是平緩上升的,隨著保溫溫度變化趨勢是先升高后平緩降低。 復合材料的摩擦磨損實驗中發(fā)現(xiàn)存在一個由輕微磨損向急劇磨損轉(zhuǎn)化的臨界載荷,隨著Al2O3纖維體積分數(shù)的增加,該臨界轉(zhuǎn)變載荷逐漸升高。

4、Al2O3纖維含量對復合材料的磨損率的影響存在臨界值,臨界點就在Al2O3纖維18 vol.％時出現(xiàn)。隨著載荷的增加,磨損機制從低應力磨料磨損和輕微粘著磨損向嚴重的高溫粘著磨損轉(zhuǎn)變。隨纖維體積分數(shù)的增加,復合材料的磨損機制由粘著磨損向低應力磨料磨損和輕微粘著磨損轉(zhuǎn)變。纖維18vol.％復合材料從輕微磨損到急劇磨損的臨界轉(zhuǎn)變溫度為250℃,在低溫時磨損機制為以磨料磨損為主,輕微粘著磨損為輔；隨著溫度的升高,粘著磨損加劇,并最終發(fā)展為嚴重的