ECAP變形SiCp-AZ91鎂基復合材料的顯微組織與性能.pdf

1、本文利用攪拌鑄造法制備了5μm5vol.％SiCp/AZ91鎂基復合材料，并分別對鑄態(tài)和擠壓態(tài)5μm5vol.%SiCp/AZ91鎂基復合材料進行等通道角擠壓(ECAP)變形。采用光學顯微鏡(OM)，掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對材料的顯微組織進行觀察；采用中子衍射對ECAP變形前后擠壓態(tài)復合材料的織構演變進行分析；利用拉伸和壓縮試驗測試了材料的室溫力學性能；采用機械動態(tài)分析儀(DMA)測試了ECAP變形前后復合材料的阻尼性能

2、。
　　研究結果表明：ECAP變形可以有效地消除鑄態(tài)SiCp/AZ91復合材料中SiCp的“項鏈狀”分布，改善了SiCp在鑄態(tài)和擠壓態(tài)復合材料中的分布，并且隨著ECAP變形溫度和道次的增加，SiCp的分布更加均勻，其分布接近泊松理論分布，顆粒大小無明顯變化。與鑄態(tài)AZ91合金相比，鑄態(tài)復合材料的晶粒尺寸明顯細化，這是由于SiCp促進了再結晶形核，并且阻礙晶粒界面的移動，從而阻止晶粒長大。鑄態(tài)和擠壓態(tài)SiCp/AZ91復合材料經過E

3、CAP變形后，發(fā)生了不同程度的動態(tài)再結晶，晶粒顯著細化。經過400℃下3道次變形后，鑄態(tài)復合材料的晶粒尺寸達到2μm左右；經過300℃下3道次變形后，擠壓態(tài)復合材料的晶粒尺寸達到1μm以下。
　　鑄態(tài)復合材料的織構為隨機性織構，經熱擠壓后，復合材料中大多數(shù)晶粒的{0002}基面和1010<>方向與擠壓方向平行，即形成了{0002}1010<>纖維織構。擠壓態(tài)復合材料經過1道次的ECAP變形后，一部分基面發(fā)生偏轉，織構組分發(fā)生改變，

4、且隨著變形溫度的增加，{0002}極圖的強度減弱。300℃下隨ECAP變形道次的增加，基體合金的一部分基面向與擠壓方向約成45o角的方向傾轉，且強度逐漸增加，這將利于基面滑移。
　　鑄態(tài)復合材料經過在不同溫度下1道次ECAP變形后，其屈服強度和抗拉強度都有所提高，延伸率變化不明顯。在350℃、400℃下，隨著道次的增加，屈服強度和抗拉強度逐漸增加，延伸率有所增加，認為這是由于晶粒逐漸細化的結果，SiC顆粒的均勻分布有利于復合材料強

5、度和塑性的提高。
　　擠壓態(tài)復合材料經過在不同溫度下1道次ECAP變形后，其屈服強度和抗拉強度都有所提高，延伸率變化不明顯。同時，隨著ECAP變形溫度的增加，屈服強度逐漸降低，晶粒度對其起主導作用。在300℃下，隨著變形道次的增加，屈服強度和抗拉強度逐漸增加，延伸率變化不明顯，這表明此時基體合金的細晶強化作用大于織構軟化，同時顆粒的均勻分布及其與基體界面結合強度的提高也有利于復合材料性力學能的改善。擠壓態(tài)復合材料經過壓縮后，其抗壓

6、強度均明顯高于抗拉強度，拉/壓非對稱性較高，但隨著ECAP變形道次的增加，抗壓強度逐漸降低，抗壓強度與抗拉強度的比值呈下降趨勢，而且平行與垂直方向的抗壓強度比值也呈下降趨勢，這表明晶粒細化和織構調整導致復合材料的力學性能各向異性降低。
　　鑄態(tài)和擠壓態(tài)復合材料經過ECAP變形后，其室溫阻尼－應變振幅曲線表現(xiàn)出應變振幅相關和無關兩部分，并且曲線可以采用G-L位錯釘扎模型給予很好的解析。經過ECAP變形后的復合材料阻尼性能隨溫度的升高