固相回收顆粒增強鎂基復合材料SiCp-ZK60制備及性能研究.pdf

1、鎂合金是目前工程應用中最輕的金屬材料之一，其中80％以上可再生利用，被譽為“綠色金屬材料”。但目前由于鎂合金制備成品時會產(chǎn)生大量廢料，導致利用率較低。因此，深入開展鎂合金再生技術(shù)及其性能研究具有重要的理論意義和實踐價值。
　　本課題采用固相合成方法將ZK60鎂合金屑與SiC陶瓷顆粒通過等溫擠壓（一次擠壓、二次擠壓及往復擠壓）制備SiCp/ZK60鎂基復合材料。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、顯微硬度

2、計和力學性能試驗機對SiCp/ZK60的微觀組織、顯微硬度、斷口形貌和力學性能進行了研究。采用腐蝕失重法、電化學測試方法研究SiCp/ZK60的腐蝕行為;在溫度為360～450℃、應變率為0.001～1s-1的變形條件下，采用熱模擬機研究固相回收SiCp/ZK60的高溫變形行為。
　　試驗結(jié)果表明，SiCp/ZK60復合材料中的SiC顆粒在擠壓過程中發(fā)生破碎，增加晶界畸變能，為再結(jié)晶過程提供能量條件，組織晶粒尺寸發(fā)生細化，以添加量

3、為5％～8％獲得的晶粒細化效果最佳。不同的擠壓工藝，一次擠壓的改善效果最佳。SiC顆粒能顯著提高SiCp/ZK60復合材料的室溫抗拉強度和屈服強度，但對塑性不利。SiC顆粒在SiCp/ZK60復合材料中呈流線形沿擠壓方向富集分布;SiC顆粒能使SiCp/ZK60復合材料晶粒尺寸發(fā)生不同程度的細化。擠壓后熱處理能顯著提高SiCp/ZK60的伸長率
　　針對SiCp/ZK60鎂基復合材料的腐蝕性能研究表明:在腐蝕溶液為ω(NaCl)=

4、3.5％的NaCl溶液中，SiCp/ZK60復合材料的腐蝕速率隨浸泡時間延長，先增大、后減少，并在浸泡時間24h時達到峰值。腐蝕前期SiCp/ZK60主要發(fā)生局部腐蝕，有較深的點蝕坑且分布無方向性，呈網(wǎng)狀擴展。腐蝕后期，基體腐蝕加深，導致增強相SiC顆粒的剝落，形成較大的坑洞。SiCp/ZK60的腐蝕速率隨SiC顆粒體積分數(shù)的增大而增大;大量SiC顆粒的不均勻存在，導致β(MgZn)相不均勻分布在基體上，β相周圍分布的α-Mg基體相被優(yōu)

5、先腐蝕，導致β相剝落;伴隨著腐蝕程度的加深，SiC顆粒逐漸剝落。SiC顆粒對SiCp/ZK60的陽極溶解過程影響較小，能有效地促進陰極析氫過程，加速SiCp/ZK60的腐蝕過程。SiC顆粒不與ZK60基體直接構(gòu)成微電偶，但是SiC顆粒的加入改變了SiCp/ZK60的顯微結(jié)構(gòu)從而提高了腐蝕速度。
　　采用熱模擬機研究SiC/ZK60復合材料的高溫變形行為。固相回收SiCp/ZK60復合材料熱壓縮變形時，流變應力的大小由變形溫度的高低

6、和變形速率的快慢共同決定。當變形溫度不變時，流變應力的變化與應變速率的變化成正相關(guān);當應變速率不變時，流變應力的變化與變形溫度的變化成正相關(guān)。在此試驗條件下，固相回收SiCp/ZK60鎂基復合材料高溫變形時的應力指數(shù)為3.348，激活能為64.97kJ/mol，應力模型為ε=4.49×104[sinh(0.051σ)]3.348 exp(-64970/RT);在應變速率為0.001～1s-1和變形溫度為360～450℃條件下，固相回收S