超聲波輔助攪拌鑄造SiCp增強鎂基復合材料組織與性能.pdf

1、本文研究了超聲輔助攪拌鑄造制備復合材料的新方法。制備了5vol.％,15vol.%,20vol.%SiCp/AZ91的復合材料,并對復合材料進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處理后復合材料的顯微組織和擠壓過程中 AZ91合金及復合材料的組織演變規(guī)律,并進行了常溫和高溫力學性能測試,研究了復合材料的力學性能。
　　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數(shù)微米 SiCp/AZ91鎂基復合材料。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合材料性能優(yōu)于傳統(tǒng)攪拌鑄造制備的復合材料。超聲處理后,再進行液態(tài)無渦流攪拌優(yōu)于未經攪拌制備的復合材料力學性能,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,證實了SiC顆粒在復合材料中沿著晶界均勻分布;通過透射電鏡觀

3、察,證實了SiC顆粒與基體界面結合良好,無界面反應。復合材料的顯微組織研究表明,隨著 SiC顆粒體積分數(shù)的增加,復合材料晶粒細化,強度和剛度增加,延伸率降低。
　　熱擠壓變形后,復合材料顆粒分布明顯改善。擠壓態(tài)復合材料的顆粒分布狀態(tài)受鑄態(tài)復合材料的影響,鑄態(tài)復合材料中的嚴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,復合材料隨著變形量的逐漸增加,發(fā)生了動態(tài)再結晶,SiC顆粒具有促進動態(tài)再結晶形核的作用

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

5、T6熱處理、經 T5處理的復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,在晶粒內部析出,復合材料的強度基本沒有變化,但是延伸率降低。T4處理后,復合材料中第二相基本完全固溶到基體中,復合材料的強度和延伸率有所提高。經 T6處理的復合材料晶粒內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系