原位反應(yīng)滲透法TiC-Mg復(fù)合材料力學(xué)性能研究.pdf

1、原位反應(yīng)自發(fā)浸滲技術(shù)是一種最新發(fā)展起來的低成本制備金屬基復(fù)合材料的方法，該方法綜合了原位反應(yīng)和自發(fā)浸滲過程的優(yōu)點(diǎn)。本文對原位反應(yīng)自發(fā)浸滲法制備的TiC/AZ91D鎂基復(fù)合材料以及基體AZ91D鎂合金的力學(xué)行為作了對比研究，包括室溫和高溫拉伸性能、高溫壓縮性能以及高溫壓縮蠕變性能，并對變形過程的斷裂機(jī)制以及變形機(jī)理做了分析，為鎂基復(fù)合材料的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。 首先，對不同TiC陶瓷體積含量的TiC/AZ91D鎂基復(fù)合材料和基體鎂合金

2、進(jìn)行了室溫和高溫的拉伸實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，兩種材料的抗拉強(qiáng)度均隨著變形溫度的升高而降低；隨著TiC陶瓷含量的增加，復(fù)合材料的拉伸性能尤其是高溫拉伸性能明顯提高。當(dāng)溫度高于623K時(shí)，復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度是鎂合金的2倍，鎂合金的斷裂主要開始于晶界和β相，隨著溫度升高斷裂方式由準(zhǔn)解理斷裂向韌性斷裂轉(zhuǎn)變；復(fù)合材料則表現(xiàn)為脆性斷裂，斷裂主要受基體強(qiáng)度和界面強(qiáng)度控制。 其次，對TiC/AZ91D復(fù)合材料和AZ91D基體鎂合金進(jìn)行了高溫壓縮性能

3、實(shí)驗(yàn)，分析了不同壓縮應(yīng)變速率(0.001～0.1s-1)以及不同變形溫度(573～723K)的力學(xué)行為和熱變形行為，計(jì)算了不同溫度下鎂基復(fù)合材料的應(yīng)變速率敏感指數(shù)m和表觀激活能Q與增強(qiáng)相含量的關(guān)系。結(jié)果表明，TiC/AZ91D鎂基復(fù)合材料峰值壓縮流變應(yīng)力隨TiC陶瓷的體積含量增加而升高；TiC的體積含量相同時(shí)，流變應(yīng)力隨應(yīng)變速率增加而升高，隨著溫度升高而降低。m值隨著溫度升高而增大，表觀激活能Q值和m值與變形溫度、應(yīng)變速率和陶瓷相含量及

4、分布密切相關(guān)。 最后，對TiC/AZ91D復(fù)合材料和基體鎂合金進(jìn)行了高溫壓縮蠕變實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，復(fù)合材料的穩(wěn)態(tài)蠕變速率大大低于鎂合金，說明鎂基復(fù)合材料比基體鎂合金有較強(qiáng)的抗蠕變能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別計(jì)算了兩種材料的穩(wěn)態(tài)蠕變速率ε、應(yīng)力指數(shù)n和蠕變激活能Q，并分析了其蠕變機(jī)理。鎂合金的蠕變受位錯(cuò)攀移和粘滯性滑移控制；復(fù)合材料的應(yīng)力指數(shù)n大于理論值5，存在蠕變門檻應(yīng)力值，用外推法計(jì)算的復(fù)合材料在673K、698K以及723K時(shí)對應(yīng)