金屬間化合物Mg2Si基合金的制備與性能研究.pdf

1、金屬間化合物Mg2Si具有優(yōu)異的電學(xué)和力學(xué)性能，引起了科研學(xué)者的廣泛關(guān)注。這是由于Mg2Si具有低密度、高硬度、高彈性模量、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有前途的結(jié)構(gòu)材料；同時(shí)，Mg2Si具有高熱電勢(shì)率和低熱導(dǎo)率，并且原料豐富、價(jià)格低廉、無(wú)毒無(wú)污染，是一種潛在的熱電材料。然而，Mg2Si的本征脆性阻礙了它的實(shí)際應(yīng)用，所以對(duì)金屬間化合物Mg2Si的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。本文在Mg2Si中添加Sn、Bi元素，以SiC、碳纖維（Cf）為增強(qiáng)相，在改善材料

2、力學(xué)性能的同時(shí)提高其導(dǎo)電性。
　　（1）通過(guò)機(jī)械合金化制備 Mg-Si粉末，對(duì)不同球磨時(shí)間、球磨轉(zhuǎn)速、球料比條件下制備的Mg-Si粉末的晶粒尺寸、晶格畸變、有效溫度系數(shù)以及它們之間的關(guān)系進(jìn)行了分析研究。結(jié)果表明：隨著球磨時(shí)間、球磨轉(zhuǎn)速、球料比的提高，粉體的晶粒尺寸減小，晶格畸變?cè)黾?，有效溫度系?shù)增大。機(jī)械球磨過(guò)程中，晶粒尺寸與晶格畸變和有效溫度系數(shù)是逆變關(guān)系；隨有效溫度系數(shù)的增大，晶格畸變?cè)黾?。最佳的球磨工藝參?shù)為球磨時(shí)間20h，

3、球磨轉(zhuǎn)速200r/min，球料比15:1。
　?。?）采用機(jī)械合金化+熱壓燒結(jié)的方法制備 Mg2Si1-xSnx（0≤x≤0.8）合金、Mg2Si0.6-xSn0.4Bix（0≤x≤0.02）合金，研究了Sn、Bi含量對(duì)合金的組織、致密度、硬度、強(qiáng)度、電導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明：加入 Sn、Bi元素，合金的晶體結(jié)構(gòu)并未改變，衍射峰向低角度偏移，晶粒得到有效細(xì)化；隨 Sn、Bi含量的增加，合金的硬度增大，致密度、強(qiáng)度、電導(dǎo)率先增大后減小

4、；合金的力學(xué)性能的提高是由細(xì)晶強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、第二相強(qiáng)化共同作用的結(jié)果；Bi能顯著細(xì)化晶粒，同時(shí)引入Sn、Bi元素，Mg2Si的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能均得到更大提高。
　?。?）用化學(xué)鍍的方法對(duì)碳纖維表面進(jìn)行了鍍銅處理，采用機(jī)械合金化+熱壓燒結(jié)的方法制備出Cf/Mg2Si-SiC復(fù)合材料，研究了表面包覆Cu的Cf含量對(duì)該復(fù)合材料的微觀形貌、致密度、硬度、強(qiáng)度、電導(dǎo)率的影響，SiC用于提高室溫強(qiáng)度，Cf起到強(qiáng)韌化的作用。結(jié)果表明：碳纖維