顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料高溫性能及熱加工圖研究.pdf

1、近年來(lái),隨著世界能源危機(jī)和環(huán)境問(wèn)題日益顯著,汽車工業(yè)為了達(dá)到高效率,低排放和輕量化的要求,對(duì)性能優(yōu)異的鎂合金的應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到了前所未有的地步。雖然鎂合金的應(yīng)用在汽車工業(yè)中已經(jīng)越來(lái)越多,但是鎂合金的耐熱性能較差限制了其在汽車工業(yè)上的進(jìn)一步應(yīng)用。通過(guò)原位合成的方法向基體鎂合金中加入增強(qiáng)相的方法可以有效改善鎂合金的綜合性能。然而,由于鎂自身晶體結(jié)構(gòu)的原因?qū)е骆V合金的加工性能很差。當(dāng)硬質(zhì)的陶瓷顆粒加入基體后,更加惡化了鎂合金基體的加工性。因此,如

2、何選用適當(dāng)?shù)臒峒庸すに?提高鎂基復(fù)合材料的加工性能,從而改善復(fù)合材料的微觀組織就成為研制和開發(fā)綜合性能優(yōu)越的鎂基復(fù)合材料所面臨的關(guān)鍵問(wèn)題。本文的研究工作主要是針對(duì)上述問(wèn)題進(jìn)行的,分別通過(guò)研究高溫流變行為和建立熱加工圖對(duì)顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的熱加工性能進(jìn)行表征。研究主要結(jié)論如下:鑄態(tài)TiCp/AZ91D鎂基復(fù)合材料在高溫壓縮變形過(guò)程中存在穩(wěn)態(tài)流變特征,流變應(yīng)力隨著溫度的升高,應(yīng)變速率的降低而降低。在較低溫度范圍內(nèi),TiC顆粒強(qiáng)化效果明顯。

3、隨著溫度的升高,增強(qiáng)相對(duì)基體AZ91D合金的增強(qiáng)效果逐漸消失,其主要原因在于TiC增強(qiáng)顆粒的形成會(huì)誘發(fā)復(fù)合材料中AZ91D基體合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生,從而削弱了位錯(cuò)強(qiáng)化的作用。3vol.％TiCp/AZ91D鎂基復(fù)合材料的熱加工圖表明,該復(fù)合材料在鎂合金常見變形溫度(250-400℃)和常見應(yīng)變速率(10-3-8s-1)范圍內(nèi)出現(xiàn)兩個(gè)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶區(qū)域和兩個(gè)加工非穩(wěn)區(qū)域。通過(guò)微觀組織的觀察,確定了兩個(gè)非穩(wěn)區(qū)域的主要失穩(wěn)機(jī)制:(250-350

4、℃,10-0.5-10s-1)范圍內(nèi)是由絕熱剪切造成的流變集中;(250-300℃,10-2.5-10-1.5s-1)的中間區(qū)域是3vol.%TiCp/AZ91D鎂基復(fù)合材料所特有的一個(gè)熱加工失穩(wěn)區(qū),該區(qū)域是由于TiC顆粒誘發(fā)復(fù)合材料中AZ91D基體合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生不均勻而造成增強(qiáng)顆TiC顆粒團(tuán)聚嚴(yán)重,從而造成的流變失穩(wěn)。通過(guò)3vol.%TiCp/AZ91D復(fù)合材料的熱加工圖確定了復(fù)合材料的熱擠壓工藝參數(shù),進(jìn)行成功熱擠壓試驗(yàn)后,進(jìn)