原位合成Mg2Si-Al復(fù)合材料超塑性研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因增強(qiáng)相顆粒的存在限制了其塑性成形的能力，故關(guān)于其超塑性變形的研究意義重大。本文以純Al、純Mg和Al-20Si中間合金為原料，利用原位反應(yīng)法成功制備4％wt.Mg2Si/Al復(fù)合材料并對(duì)其進(jìn)行超塑性預(yù)處理。通過(guò)金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀、透射電鏡等多種現(xiàn)代分析手段，研究了超塑性預(yù)處理:T6熱處理、多向鍛造及均勻化退火對(duì)復(fù)合材料的微觀組織及室溫力學(xué)性能的影響;采用高溫單向拉伸的方式測(cè)試了復(fù)合材料的超塑性，并對(duì)

2、其變形特征及變形機(jī)理展開(kāi)分析。
　　復(fù)合材料預(yù)處理前后的微觀分析表明:未預(yù)處理前，Mg2Si相呈粗大的枝晶狀分布在晶界處，嚴(yán)重割裂基體，不利于材料的塑性變形。超塑性預(yù)處理后，Mg2Si的形貌及大小發(fā)生了顯著的變化，轉(zhuǎn)變成以球狀顆粒的形式均勻分布在基體上，其平均尺寸減小到5μm以下，基體的晶粒也得到了一定程度的細(xì)化。
　　預(yù)處理前后復(fù)合材料的室溫力學(xué)性能測(cè)試表明:預(yù)處理后4％wt.Mg2Si/Al復(fù)合材料的伸長(zhǎng)率δ達(dá)到11.4

3、％，比處理前提高了100％，塑性大大提高;斷裂形式表現(xiàn)出明顯的韌窩斷裂特征。
　　對(duì)4％wt.Mg2Si/Al鋁基復(fù)合材料分別在變形溫度為773K、803K、833K，應(yīng)變速率為10-1s-1、10-2s-1、10-3s-1、10-4s-1的條件下進(jìn)行高溫單向拉伸。流變應(yīng)力值隨著變形溫度的降低和應(yīng)變速率的增加而增加;4％wt.Mg2Si/Al復(fù)合材料的延伸率隨著溫度的升高和應(yīng)變速率的增加，呈現(xiàn)出先增大后降低的趨勢(shì)，并在803K、1

4、0-3s-1時(shí)，延伸率達(dá)到165％;雖然應(yīng)變速率敏感系數(shù)m值均小于0.3，但該材料仍具有較大的超塑性變形潛力。
　　4％wt.Mg2Si/Al復(fù)合材料在高溫拉伸變形過(guò)程中，其變形主要機(jī)制是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)晶界滑移機(jī)制。通過(guò)對(duì)其斷口的分析，斷裂以韌性斷裂為主，斷口呈現(xiàn)典型的韌窩形貌，分布均勻，為等軸韌窩;韌窩的大小及深淺隨變形溫度及應(yīng)變速率的改變而變化，與材料延伸率密切相關(guān)。
　　4％wt.Mg2Si/Al復(fù)合材料超塑性變形時(shí)，晶