Mg-,2-Si粒子增強(qiáng)Mg-Al基復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文針對(duì)鎂合金存在的力學(xué)性能，尤其是高溫力學(xué)性能較低的問(wèn)題，較全面的研究了混合稀土、鍶等合金化，以及Mg2Si自生粒子對(duì)Mg-Al合金組織、室溫力學(xué)性能、高溫力學(xué)性能及高溫性能穩(wěn)定性等的影響，并從熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)角度進(jìn)行了Si與Mg-Al合金熔體的反應(yīng)可行性分析，推導(dǎo)了SiO2與Mg-Al合金液反應(yīng)機(jī)理，建立了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型。 研究結(jié)果表明，Sr對(duì)Mg-Al合金具有較好的細(xì)化效果，0.1％的Sr使固溶處理后的晶粒尺寸由120-16

2、0μm減小到50-80μm；T6狀態(tài)下室溫抗拉強(qiáng)度由147.77MPa增長(zhǎng)為183.25MPa，維氏硬度由85增長(zhǎng)為102。RE對(duì)提高含鋁鎂合金的力學(xué)性能特別是耐熱性能具有良好的效果，2％的RE與合金中的Al形成針狀或片狀高熔點(diǎn)的Al11RE3增強(qiáng)相，跨于晶界并深入晶內(nèi)；T6狀態(tài)下室溫抗拉強(qiáng)度增加到173.25MPa，維氏硬度增加到103；斷口形貌變?yōu)橛蓽\韌窩、窄臺(tái)階組成的韌性混合斷口。 SiO2粉末與Mg-Al合金自生反應(yīng)生成

3、Mg2Si增強(qiáng)相，研究發(fā)現(xiàn)隨著SiO2加入量的增加，Mg2Si顆粒形態(tài)逐漸由共晶態(tài)的針條狀轉(zhuǎn)變?yōu)槌跎鷳B(tài)的箭頭或漢字狀；復(fù)合后T6狀態(tài)下材料的室溫抗拉強(qiáng)度和維氏硬度分別提高了20.7％和22.3％，200℃和250℃高溫抗拉強(qiáng)度分別為111.2MPa和79.6MPa。 另外研究還發(fā)現(xiàn)，Sr對(duì)復(fù)合材料中Mg2Si有變質(zhì)效果，減小Mg2Si顆粒尺寸，RE合金化使組織中針狀或片狀處形成了RE、Si等元素的聚集，可能歸因于部分Al11RE

4、3作為Mg2Si相形核基底或者RE-Si新相的形成；T6狀態(tài)下Sr、RE合金化后的復(fù)合材料室溫抗拉強(qiáng)度分別提高了7.2％和5.1％，維氏硬度分別提高了5.8％和7.7％，200℃高溫抗拉強(qiáng)度增長(zhǎng)為123.4MPa和143.3MPa，250℃高溫強(qiáng)度為87.6MPa和95.5MPa。 對(duì)復(fù)合材料的性能熱穩(wěn)定性研究表明，在300℃處理?xiàng)l件下，材料力學(xué)性能峰值集中出現(xiàn)在12-16小時(shí)，隨后迅速下降。其中合金下降過(guò)程中速度較快，各種復(fù)合