超聲波輔助攪拌鑄造SiCp增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料組織與性能.pdf

1、本文研究了超聲輔助攪拌鑄造制備復(fù)合材料的新方法。制備了5vol.％,15vol.%,20vol.%SiCp/AZ91的復(fù)合材料,并對復(fù)合材料進(jìn)行熱擠壓變形和熱處理。通過 OM、SEM以及 TEM等研究了鑄態(tài)、擠壓態(tài)以及 T4、T5、T6處理后復(fù)合材料的顯微組織和擠壓過程中 AZ91合金及復(fù)合材料的組織演變規(guī)律,并進(jìn)行了常溫和高溫力學(xué)性能測試,研究了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
　　與傳統(tǒng)的半固態(tài)攪拌發(fā)相比,加入高能超聲處理后可以更有效地分

2、散微米SiC顆粒,可以制備出顆粒分布均勻的高體積分?jǐn)?shù)微米 SiCp/AZ91鎂基復(fù)合材料。通過探索半固態(tài)渦流攪拌時間、超聲處理時間及液態(tài)無渦流攪拌時間對復(fù)合材料組織和性能的影響,發(fā)現(xiàn)高能超聲輔助攪拌鑄造制備的復(fù)合材料性能優(yōu)于傳統(tǒng)攪拌鑄造制備的復(fù)合材料。超聲處理后,再進(jìn)行液態(tài)無渦流攪拌優(yōu)于未經(jīng)攪拌制備的復(fù)合材料力學(xué)性能,從而獲得了超聲輔助攪拌鑄造的最佳制備工藝。通過掃描電鏡觀察,證實(shí)了SiC顆粒在復(fù)合材料中沿著晶界均勻分布;通過透射電鏡觀

3、察,證實(shí)了SiC顆粒與基體界面結(jié)合良好,無界面反應(yīng)。復(fù)合材料的顯微組織研究表明,隨著 SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料晶粒細(xì)化,強(qiáng)度和剛度增加,延伸率降低。
　　熱擠壓變形后,復(fù)合材料顆粒分布明顯改善。擠壓態(tài)復(fù)合材料的顆粒分布狀態(tài)受鑄態(tài)復(fù)合材料的影響,鑄態(tài)復(fù)合材料中的嚴(yán)重缺陷會遺傳到擠壓態(tài)中。對擠壓過程中顯微組織演變研究表明,熱擠壓變形過程中,復(fù)合材料隨著變形量的逐漸增加,發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶,SiC顆粒具有促進(jìn)動態(tài)再結(jié)晶形核的作用

4、,動態(tài)再結(jié)晶晶粒優(yōu)先在SiCp附近發(fā)生,晶粒細(xì)小,遠(yuǎn)離 SiCp的晶粒尺寸比較大。隨著變形量的逐漸長大,復(fù)合材料基本完全發(fā)生再結(jié)晶,同時已再結(jié)晶的晶粒逐漸長大。熱擠壓變形結(jié)束后,基本實(shí)現(xiàn)組織均勻化。熱擠壓變形后復(fù)合材料的顆粒分布均勻,組織明顯細(xì)化,強(qiáng)度和延伸率顯著提高。常溫下,復(fù)合材料的強(qiáng)度高于合金,延伸率低于合金,但高溫下,復(fù)合材料的強(qiáng)度和延伸率低于合金。
　　擠壓后,對15%和20%SiCp/AZ91復(fù)合材料進(jìn)行了T4、T5和

5、T6熱處理、經(jīng) T5處理的復(fù)合材料析出的第二相有兩種,一種呈較大的塊狀,在晶界析出,另一種較小的呈棒狀,在晶粒內(nèi)部析出,復(fù)合材料的強(qiáng)度基本沒有變化,但是延伸率降低。T4處理后,復(fù)合材料中第二相基本完全固溶到基體中,復(fù)合材料的強(qiáng)度和延伸率有所提高。經(jīng) T6處理的復(fù)合材料晶粒內(nèi)部析出了大量的第二相,分布在整個基體合金中。透射電鏡的觀察結(jié)果表明,T6處理后有大量的納米級 Mg17Al12析出相,呈棒狀。Mg17Al12與基體存在一定的位向關(guān)系