超聲場(chǎng)下反應(yīng)合成Mg-,2-Si-AZ91D復(fù)合材料的組織及性能研究.pdf

1、本文以AZ91D-A12(SiO3)3為反應(yīng)體系，采用超聲場(chǎng)下熔體反應(yīng)合成技術(shù)，成功制備了Mg2Si顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料。利用X-射線衍射儀(XRD)、光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、磨損性能以及拉伸性能測(cè)試等分析手段，研究了復(fù)合材料的凝固組織、力學(xué)性能、磨損性能以及內(nèi)生顆粒的形貌、大小、分布特征，并探討了相關(guān)的作用機(jī)制。
　　 復(fù)合材料的凝固組織實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：復(fù)合材料的凝固組織與A12(SiO3)3添

2、加量有關(guān)：添加量小于2wt.％時(shí)，可細(xì)化合金組織，Mg2Si相為針狀和長條狀；添加量為3wt.％時(shí)，合金組織有所粗化和長大，Mg2Si顆粒尺寸較大，呈現(xiàn)不規(guī)則的花紋狀。繼續(xù)添加反應(yīng)物至4wt.％時(shí)，基體材料組織和顆粒尺寸不斷粗化，顆粒呈現(xiàn)塊狀。添加合金元素Sr、Ba和Ce后，可以顯著細(xì)化復(fù)合材料凝固組織和Mg2Si相的尺寸，優(yōu)化Mg2Si相形態(tài)，同時(shí)添加Sr、Ba和Ce時(shí)細(xì)化效果最優(yōu)。對(duì)復(fù)合材料施加高能超聲場(chǎng)，可以顯著細(xì)化復(fù)合材料凝固組

3、織，改變Mg2Si相形態(tài)，當(dāng)超聲作用時(shí)間為7min，輸出功率為1.2kW時(shí)，基體組織、Mg2Si顆粒尺寸最為細(xì)小，形貌為塊狀和球狀，在基體中均勻分布。
　　 復(fù)合材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：隨著A12(SiO3)3添加量的增加，復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度σb不斷提高，而延伸率δ則呈下降趨勢(shì)；當(dāng)A12(SiO3)3的添加量為3wt.％時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度最高，達(dá)到了178.6MPa。向復(fù)合材料中復(fù)合添加Sr、Ba和Ce元素，可以

4、提高基體合金和復(fù)合材料的室溫拉伸強(qiáng)度σb和延伸率δ，當(dāng)Sr、Ba和Ce同時(shí)添加時(shí)，基體合金以及復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度σb和延伸率δ達(dá)到最佳值，分別為195.4MPa、1.86％以及210.2MPa和1.79％。在復(fù)合材料的制備過程中施加高能超聲場(chǎng)，可以提高復(fù)合材料室溫抗拉強(qiáng)度σb和延伸率δ，隨著超聲作用時(shí)間和輸出功率的增加，復(fù)合材料的力學(xué)性能逐漸提高，當(dāng)超聲作用時(shí)間為7min，輸出功率為1.2kW時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，為20