超声分散法制备纳米SiC增强镁基复合材料

评述了纳米SiC增强镁基复合材料的制备技术研究现状,在此基础上重点介绍了采用高能超声波分散技术制备镁基纳米复合材料的研究进展。对纳米SiC增强镁基复合材料的力学性能进行了测试并采用SEM、TEM、EDS和XRD等方法分析了其微观结构,指出了纳米SiC增强镁基复合材料制备中存在的几个重要问题,并对其未来发展趋势和应用前景进行了展望。     

SiC_p/AZ61镁基纳米复合材料高能超声制备及阻尼性能研究

采用自行设计的高能超声装置制备SiCp/AZ61镁基纳米复合材料,并对制备的复合材料进行显微组织观察和阻尼性能测试。试验结果表明,高能超声波能使SiCp在镁合金熔体中均匀分散,在室温下镁基复合材料的阻尼性能与AZ61合金相比得到了显著的改善,其阻尼性能的提高可以用G-L位错钉扎模型解释。由于SiCp的加入使基体中界面数量增加,高温下更加容易发生界面滑移,材料的阻尼性能明显提高。     

纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料制备工艺的优化

采用高能超声方法制备了纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料.利用正交试验法研究了纳米SiCN含量、超声导入温度和超声作用时间等关键工艺参数对纳米SiCp/AZ61镁基复合材料力学性能的影响.试验结果表明,纳米SiC颗粒含量对复合材料的抗拉强度和伸长率的影响最显著.在本试验条件下,超声制备纳米SiC颗粒增强AZ61镁基复合材料的最佳工艺方案可优选为:纳米SiC颗粒含量为1%、超声导入温度为650℃、超声作用时间为15min.     

高能超声法制备SiCp／AZ91D纳米复合材料

采用高能超声法制备纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基纳米复合材料.高能超声能够使纳米级陶瓷颗粒在镁合金熔体中有效分散,所制备的复合材料抗拉强度和屈服强度等力学性能比基体有所提高.其中所用SiC颗粒粒径在40 nm左右,在0.5%的添加量下复合材料可以获得较好的性能,铸态条件下抗拉强度超过200 MPa.     

纳米SiC颗粒增强AZ91D复合材料的制备及性能

利用高能超声辅助法制备纳米SiC颗粒(n-SiCp)增强AZ91D镁基复合材料(n-SiCp/AZ91D),并对其显微结构和室温力学性能进行测试分析。结果表明:纳米SiC颗粒的加入能够起到细化晶粒的作用,纳米颗粒在基体中的分布比较均匀,超声波辅助技术能够有效地分散纳米颗粒,在重力铸造下所制备的复合材料的抗拉强度、屈服强度和硬度均高于基体,尤其是屈服强度较基体提高了57%。     

纳米SiCp增强镁基复合材料的高温磨损性能

采用机械搅拌与高能超声处理相结合的分散方法制备了纳米SiCp增强的镁基复合材料,研究了基体及其复合材料从常温到300 ℃温度范围内的磨损性能.结果表明,基体和复合材料在试验温度范围内的磨损量都经历了从轻微磨损到严重磨损的转折点,复合材料的转折温度要比基体材料的高.轻微磨损阶段主要发生磨粒磨损和粘着磨损,当温度超过临界转变温度后,磨损机制转变成严重的粘着磨损和大片的剥层磨损,并伴随着严重的氧化磨损.     

纳米SiC颗粒对AZ91D镁合金组织性能的影响

采用高能球磨结合机械搅拌的方法制备了纳米SiCp增强AZ91D镁基复合材料。结果表明,加入纳米SiCp能明显细化晶粒,且纳米SiCp均匀分布于合金中。当加入1.5%的纳米SiCp时,合金晶粒细化效果最佳,屈服强度、伸长率、硬度及弯曲强度较AZ91D镁合金分别提高了45.9%、63.4%、24.3%和6.3%。进一步提高纳米SiCp含量,晶粒细化效果降低,力学性能下降。     

SiCp/AZ61镁基复合材料的热膨胀性能研究

采用高能超声方法制备了SiCp增强镁基复合材料。论述了增强体、温度、增强体颗粒尺寸、增强体体积分数等对镁基复合材料热膨胀性能的影响。结果表明,增强体的加入可以减小镁基复合材料的热膨胀系数,镁基复合材料的热膨胀系数随温度的变化而变化,增强体的颗粒尺寸越小、体积分数越高,镁基复合材料的热膨胀系数就越小。     

碳化硅颗粒增强Al基复合材料的新型制备工艺

综述了碳化硅增强铝基复合材料的几种主要制备工艺,重点阐述了高能超声半固态复合法制备SiCp／Al复合材料。首先用渗流法制备SiC体积分数高的SiCp／Al预制块,进行SiC预分散,然后将预制块加入处于半固态温度条件下的铝合金熔体中,最后导入超声波进行搅拌。此法很好地改善了增强颗粒与基体之间的润湿性,使SiC在基体中均匀分布。     

纳米SiCp增强AZ91D复合材料的摩擦磨损性能

采用超声波分散法制备了纳米SiCp增强AZ91D复合材料,研究了基体及复合材料在干滑动摩擦情况下的摩擦磨损性能.结果表明,与基体镁合金相比,复合材料的硬度、耐磨性都有显著提高.随着SiCp含量的增加,复合材料的耐磨性也逐渐增强.用激光扫描显微镜对试样的磨痕进行了分析,发现AZ91D的磨损机制以严重的粘着磨损即擦伤磨损为主,而复合材料的磨损机制以磨粒磨损为主,纳米SiCp的加入改变了材料的磨损机制.     

SiC颗粒增强AZ91基复合材料拉伸性能研究

针对风力发电机组摩擦材料对性能的要求,在不同的温度下,成功制备出了SiC颗粒增强的AZ91镁合金基复合材料,并且对其拉伸性能进行研究.结果表明,SiCp/AZ91复合材料的抗拉强度高于AZ91基体镁合金;在同样的烧结温度下,直径较小的SiC颗粒对复合材料的抗拉强度提高幅度较大.     

Processing, microstructure and mechanical properties of magnesium matrix nanocomposites fabricated by semisolid stirring assisted ultrasonic vibration

Particulate reinforced magnesium matrix nanocomposites were fabricated by semisolid stirring assisted ultrasonic vibration. Compared with the as-cast AZ91 alloy, the grain size of matrix alloy in the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min was significantly decreased due to the addition of SiC nanoparticles. SiC nanoparticles within the grains exhibited homogeneous distribution although some SiC clusters still existed along the grain boundaries in the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min. With increasing the stirring time, agglomerates of SiC nanoparticles located along the grain boundaries increased. The ultimate tensile strength, yield strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min were simultaneously improved compared with the as-cast AZ91 alloy. However, the ultimate tensile strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite decreased with increasing the stirring time.     

SiCp/AZ61镁基复合材料制备工艺和性能的研究

研究了三种不同铸造工艺条件下镁基复合材料的组织结构,并对其硬度进行了测定。结果表明:与全液态铸造法和半固态铸造法相比,搅熔铸造制备的SiCp/AZ61镁基复合材料,其增强相SiC颗粒分布均匀,气孔率较少,是一种较理想的金属基复合材料制备工艺。未增强的AZ61基体镁合金的维氏硬度高于其半固态坯料的维氏硬度;而SiCp/AZ61镁基复合材料的维氏硬度明显高于基体的维氏硬度,并随着SiC颗粒体积分数的增加其复合材料的维氏硬度不断提高。     

粉末冶金法制备SiC颗粒增强AZ81镁基复合材料性能研究

研究了粉末冶金法制备SiC颗粒增强AZ81镁基复合材料的力学性能及力学性能变化的机理。实验结果表明，与AZ81基体相比，通过加入一定合适体积的SiC颗粒，SiCp／AZ81复合材料的拉伸强度、断裂韧性、硬度均有了较大提高，其最大值分别达到271．61MPa，5．96MPa·m^1/2，2．52GPa。     

Effect of hot extrusion on microstructures and mechanical properties of SiC nanoparticles reinforced magnesium matrix composite

Particulate reinforced magnesium matrix nanocomposite prepared with semisolid stirring assisted ultrasonic vibration was subjected to extrusion at 350 °C with an extrusion ratio of 12:1. Extrusion of the SiCp/AZ91 nanocomposite induced large scale dynamic recrystallization resulting in a fine matrix microstructure. There were two kinds of zones in the extruded nanocomposite: SiC nanoparticle bands parallel to the extrusion direction and refined-grain zones between the SiC nanoparticle bands. In the SiC nanoparticle bands, there were SiC nanoparticles along the boundaries of refined grains. The distribution of SiC nanoparticles was uniform although some agglomerates of SiC nanoparticles still existed in the SiC nanoparticle bands. The ultimate tensile strength, yield strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite were simultaneously improved by extrusion. Results from the extruded SiCp/AZ91 nanocomposite tensile testing at different temperatures (75, 125, 175 and 225 °C) revealed an increase of the tensile strength and ductility values compared with the unreinforced and extruded AZ91 alloy.     

反复塑性变形对SiC_p/AZ31镁基复合材料组织和性能的影响

采用反复塑性变形(RPW)技术,结合挤压工艺制备出SiC颗粒增强AZ31镁基复合材料,研究了循环次数(RPW次数)对SiC_p/AZ31镁基复合材料显微组织和性能的影响.结果表明,反复塑性变形具有明显的AZ31基体晶粒细化、SiC_p细化和分散作用,能显著提高SiC_p/AZ31复合材料的抗拉强度和硬度,并改善其塑性.在SiC_p的体积分数为4%时,经RPW为300次的热挤压后,AZ31基体晶粒粒径达到最小值20 μm,SiC_p被粉碎成3 μm以下的微粒,且弥散分布于合金基体中,复合材料的室温抗拉强度和硬度(HV)达到或接近最大值,分别为359 MPa和107.     

Effect of Hot Extrusion on Microstructures and Properties of TiB2/AZ31 Magnesium Based Composites

采用原位合成-半固态搅拌铸造法制备了TiB2/AZ31镁基复合材料,研究了热挤压对TiB2/AZ31镁基复合材料组织和力学性能的影响。结果表明：热挤压不仅能显著细化合金组织,而且能有效改善TiB2颗粒分布的均匀性。与铸态AZ31镁合金相比,铸态TiB2/AZ31镁基复合材料的硬度、抗拉强度都有一定程度的提高。经过热挤压后,TiB2/AZ31镁基复合材料的硬度和抗拉强度分别比基体合金提高了126.2%和98.8%,达到950 MPa和322 MPa。磨损表面形貌显示,TiB2颗粒的引入以及对TiB2/AZ31镁基复合材料进行热挤压,都可有效地提高材料的耐磨性。     

热处理对SiCp/AZ61镁基纳米复合材料阻尼性能的影响

实验采用自行设计的高能超声装置制备SiCp/AZ61镁基纳米复合材料(MMNCS),并对制备的复合材料进行了阻尼性能测试。研究时效处理(T5)、固溶处理(T4)及固溶后时效处理(T6)3种不同热处理工艺,对挤压态n-SiCp/AZ61 MMNCs阻尼性能的影响。研究表明,不同的热处理工艺对n-SiCP/AZ61复合材料阻尼性能的影响较显著。与挤压态的n-SiCP/AZ61复合材料相比,T4态和T6态与应变相关部分的阻尼得到了较大幅度提升。在T6态时,随着时效时间的延长,复合材料的阻尼性能下降。不同热处理工艺对AZ61镁合金阻尼性能的影响规律,室温可通过G-L理论,高温时可由界面阻尼机制很好的解释。     

加载热循环对Mg2B2O5w/AZ31B合材料强度的影响

对Mg2B2O5w/AZ31B复合材料不同循环条件下的试样进行了室温拉伸试验.结果表明,随循环最高温度的增加,该复合材料的抗拉强度先增大后减小,到达一定温度后又开始增大,最高循环温度对复合材料的影响要远大于循环区间温差△T;随循环次数增加,该复合材料的抗拉强度先增大后减小;AZ31B镁合金和Mg2B2O5w/AZ31B复合材料在80次加载热循环后抗拉强度都提高,但屈强比都下降,且复合材料的变化幅度较大.