ECAP變形SiCp-AZ91鎂基復(fù)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(fù)合材料，并分別對鑄態(tài)和擠壓態(tài)5μm5vol.%SiCp/AZ91鎂基復(fù)合材料進行等通道角擠壓(ECAP)變形。采用光學(xué)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(fù)合材料的織構(gòu)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(xué)性能；采用機械動態(tài)分析儀(DMA)測試了ECAP變形前后復(fù)合材料的阻尼性能

2、。
　　研究結(jié)果表明：ECAP變形可以有效地消除鑄態(tài)SiCp/AZ91復(fù)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(fù)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(fù)合材料的晶粒尺寸明顯細化，這是由于SiCp促進了再結(jié)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(fù)合材料經(jīng)過E

3、CAP變形后，發(fā)生了不同程度的動態(tài)再結(jié)晶，晶粒顯著細化。經(jīng)過400℃下3道次變形后，鑄態(tài)復(fù)合材料的晶粒尺寸達到2μm左右；經(jīng)過300℃下3道次變形后，擠壓態(tài)復(fù)合材料的晶粒尺寸達到1μm以下。
　　鑄態(tài)復(fù)合材料的織構(gòu)為隨機性織構(gòu)，經(jīng)熱擠壓后，復(fù)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(gòu)。擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)過1道次的ECAP變形后，一部分基面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，織構(gòu)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(zhuǎn)，且強度逐漸增加，這將利于基面滑移。
　　鑄態(tài)復(fù)合材料經(jīng)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(jié)果，SiC顆粒的均勻分布有利于復(fù)合材料強

5、度和塑性的提高。
　　擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)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(dǎo)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(gòu)軟化，同時顆粒的均勻分布及其與基體界面結(jié)合強度的提高也有利于復(fù)合材料性力學(xué)能的改善。擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)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(gòu)調(diào)整導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能各向異性降低。
　　鑄態(tài)和擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)過ECAP變形后，其室溫阻尼－應(yīng)變振幅曲線表現(xiàn)出應(yīng)變振幅相關(guān)和無關(guān)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(jīng)過ECAP變形后的復(fù)合材料阻尼性能隨溫度的升高