TiC/AZ91D镁基复合材料高温压缩变形行为

利用自发渗透原位合成法制备了不同体积分数的TiC增强AZ91D镁基复合材料,研究了不同压缩应变速率以及不同变形温度下复合材料的热变形行为,计算分析了不同温度下应变速率敏感指数(m)和表观激活能(Q)与TiC含量的关系．结果表明：TiC／AZ91D复合材料压缩流变应力随TiC含量的增加而升高;TiC含量相同时,流变应力随温度升高或初始应变速率减小而降低．m值随变形温度升高而增大;变形温度以及压缩应变速率相同时,m值随TiC含量升高而增大．Q值依赖于温度、应变速率和TiC含量及其分布,不同条件下其高温变形机制有所差异．     

真空浸渗C_(sf)/AZ91D复合材料的高温变形行为与机理

采用真空辅助压力浸渗法短切碳纤维增强镁基复合材料(Csf/AZ91D),在变形温度为400~490℃、应变速率为0.001~0.1s-1、最大变形量为50%的条件下,研究了Csf/AZ91D复合材料的高温压缩塑性变形行为,观察了复合材料变形前后的微观组织,通过与基体镁合金对比探讨了镁基复合材料高温塑性变形机理。结果表明,复合材料在高温压缩过程中碳纤维发生了显著的偏转和折断,致使复合材料的应变软化现象较镁合金更为明显;短碳纤维细化了基体组织并增加了界面数量,使得复合材料表现出较高的应变速率敏感性;短碳纤维和晶界对基体强化作用随变形温度升高而减弱,而复合材料应力水平随变形温度增加而显著降低,表现出比镁合金更高的表观变形激活能。     

AZ91D熔体中原位合成TiC颗粒及冲刷腐蚀性能

利用原位合成反应法,在不同温度(740、760和780℃)下对AZ91D镁合金熔体保温40min,制备了TiC/AZ91D镁基复合材料。借助光学显微镜和X射线衍射仪,对TiC/AZ91D镁基复合材料的组织形貌和物相进行观察和分析,并对制备的复合材料在质量分数为3.5%的NaCl溶液+石英砂条件下进行冲刷腐蚀磨损试验。结果表明,在740℃保温40min制备的复合材料主要由α-Mg、β-Mg17Al12和Al3Ti组成。保温温度分别为760℃和780℃时,AZ91D镁合金中均出现了原位合成的TiC颗粒,并且随温度升高,TiC的数量增加。此外,TiC/AZ91D镁基复合材料在3.5%的NaCl溶液+石英砂中的冲刷腐蚀磨损性能随保温温度的升高而增加。经780℃保温40min后的复合材料呈出最好的耐冲刷腐蚀磨损性能,相比于AZ91D镁合金提高了60.5%。     

SiC及Cu-SiC颗粒增强镁基复合材料的制备及性能

利用化学镀法制备了Cu包覆SiCp,研究了SiCp及Cu-SiCp增强镁基复合材料(SiCp/AZ91D和Cu-SiCp/AZ91D)的性能。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪及UTM4304电子万能试验机分析测试了镁基复合材料的组织结构,相组成及力学性能。结果表明,SiC颗粒增强镁基复合材料主要由α-Mg和Mg2Si相组成,SiC镀Cu后能够进一步细化晶粒,同时在Mg2Si相周边出现层片状的α+β相。SiCp/AZ91D和Cu-SiCp/AZ91D复合材料的力学性能显著高于AZ91D基体合金,Cu-SiCp/AZ91D复合材料的的抗拉强度达195.7 MPa。室温拉伸时,AZ91D合金表现为典型的脆性断裂特征,而SiCp/AZ91D和Cu-SiC/AZ91D复合材料表现为韧性断裂及部分准解理断裂。     

SiC_p尺寸对AZ91D镁基复合材料显微组织和力学性能的影响

采用搅拌铸造法制备了不同尺寸的SiCP增强AZ91D镁基复合材料,并对其显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,当SiCp加入量为2%,SiC颗粒尺寸为0.5μm时,SiCp/AZ91D镁基复合材料晶粒细小,分布均匀。复合材料的抗拉强度达到150.6 MPa,与AZ91D基体相比提高了57.6%,但伸长率有所降低。     

挤压铸造SiC_p/AZ91D镁基复合材料的试验研究

以AZ91D镁合金和平均颗粒尺寸为0.5μm的SiC颗粒分别作为基体和增强相,通过全液态搅拌铸造法和挤压铸造法结合制备出SiC颗粒增强镁基复合材料。力学性能测试结果显示:当模具温度为200℃、保压时间为15 s时,SiCp/AZ91D镁基复合材料抗拉强度最高为157 MPa;金相显微组织显示,碳化硅颗粒可作为镁合金凝固时异质形核的中心,也可能会随着凝固时固液界面的推移,使SiC颗粒处于晶界处;存在SiC颗粒团聚现象,这是其抗拉强度降低的原因;SiCp/AZ91D镁基复合材料在室温下拉伸时的断口形貌呈现脆性断裂特征;热处理工艺为固溶处理温度420℃,保温20 h空冷,时效处理温度200℃,保温8 h空冷,经过热处理后,镁基复合材料的抗拉强度均有所提高,最高可提高48.95%。     

n-SiC_p/AZ91D镁基复合材料高温力学性能

采用机械搅拌和高能超声处理法制备了n-SiCp/AZ91D镁基复合材料,测试了复合材料的室温及高温力学性能。结果表明,n-SiCp的加入能显著提高复合材料的高温力学性能,当n-SiCp加入量为1.5%时,复合材料的抗拉强度和伸长率都达到最大值。随着温度的升高,复合材料的强度降低,伸长率增加。断口形貌观察表明,复合材料的断裂方式由室温下的准解理断裂转变为高温下的韧性断裂。     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的室温及高温性能

用真空气压渗流技术制备了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料,Mg2B2O5晶须在基体中均匀分布,材料无气孔缺陷,组织致密。硼酸镁晶须增强镁基复合材料具有细化的组织结构,弹性模量和抗拉强度相比镁合金有显著的提高、热膨胀系数明显降低。同时,对材料进行随着温度升高的力学性能测试,结果表明:复合材料的弹性模量、拉伸强度和规定非比例强度σ0.2随着温度的升高而降低,在超过225℃的服役条件下较室温条件下的强度和弹性模量大幅度下降,但塑性成形能力有所提高。     

颗粒尺寸对TiC/AZ91镁基复合材料力学性能的影响

建立了TiC/AZ91镁基复合材料的三维有限元模型,通过ABAQUS有限元软件研究了拉伸过程中TiC增强颗粒尺寸对TiC/AZ91镁基复合材料力学性能的影响。结果表明:对于单一尺寸颗粒TiC/AZ91镁基复合材料,TiC颗粒的失效比随着TiC颗粒尺寸的减小而增大,复合材料的屈服强度随着TiC颗粒尺寸的增大而减小;对于混杂尺寸颗粒的TiC/AZ91镁基复合材料,复合材料所受最大应力分布在该材料的小尺寸颗粒处,小尺寸颗粒所占比例越大,颗粒失效比越高。     

TiC_P增强镁基复合材料热加工图研究

通过热压缩试验对3vol%TiCP增强镁基复合材料的热加工图进行研究,并通过热挤压试验验证。结果发现,3 vol%TiCP增强镁基复合材料的最佳热加工区域在370～400℃、拉伸速率为10-1～10-0.5 s-1的动态再结晶区,并确定了3vol%TiCP/AZ91D复合材料所特有的非稳流变区域。     

原位反应自发渗透法TiC／AZ91D镁基复合材料及AZ91D镁合金的拉伸变形与断裂行为

利用原位反应自发渗透技术合成了47．5％碳化钛TiC（体积分数，下同）增强AZ91D镁基复合材料，对比研究了该复合材料与铸态镁合金AZ91D基体的室温与高温拉伸变形行为，观察了拉伸断口微观组织形貌，并分析了这两种材料的断裂特征。结果表明，TiC／Mg复合材料具有良好的高温力学性能，在拉伸变形速率为0．001s^-1以及温度为723K，时其拉伸强度可达91．1MPa，而此时相同变形条件下的铸态AZ91D镁合金拉伸断裂强度只有41．1MPa，增幅达120％。而在室温下，镁基复合材料的拉伸断裂强度仅高出基体铸态镁合金23．4％。镁基复合材料的断裂应变较低，高低温时均表现为脆性断裂；而镁合金则由室温下的脆性断裂向高温下的韧性断裂过渡。     

Thermal expansion and dimensional stability of unidirectional and orthogonal fabric M40/AZ91D composites

Unidirectional (60%, volume fraction) and orthogonal (50%, volume fraction) M40 graphite fibre reinforced AZ91D magnesium alloy matrix composites were fabricated by pressure infiltration method. The coefficients of thermal expansion (in the temperature range of 20-350 ℃) and dimensional stability (in the temperature range of 20-150 ℃) of the composites and the corresponding AZ91D magnesium alloy matrix were measured. The results show that coefficients of thermal expansion of the composites in longitudinal direction decrease with elevating temperature. The coefficients of thermal expansion (CTE) for unidirectional M40/AZ91D composites and orthogonal M40/AZ91D composites are 1.24×10-6 ℃-1 and 5.71×10-6 ℃-1 at 20 ℃, and 0.85×10-6 ℃-1 and 2.75×10-6 ℃-1 at 350 ℃, respectively, much lower than those of the AZ91D alloy matrix. Thermal cycling testing demonstrates that the thermal stress plays an important role on residual deformation. Thus, a better dimensional stability is obtained for the AZ91D magnesium alloy matrix composites. More extreme strain hysteresis and residual plastic deformation are observed in orthogonally fabric M40 reinforced AZ91D composite, but its net residual strain after each cycle is similar to that of the unidirectional M40/AZ91D composite.     

TiC/AZ91D composites fabricated by in situ reactive infiltration process and its tensile deformation

1 Introduction Relative to aluminum matrix composites, magnesium-matrix composites are receiving interests increasingly in recent years due to their low densities and high specific properties. They are potentially attractive for the applications in aeros…     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料高温蠕变性能

通过高温蠕变试验并对微观组织及蠕变断口形貌进行了观察,研究了硼酸镁晶须增强镁基复合材料在高温下的蠕变性能.结果表明,高温对AZ91D合金的抗蠕变性能具有很大的影响.硼酸镁晶须增强镁基复合材料在300℃、30 MPa下的蠕变寿命达到了约24 h,而基体合金只有6 h,说明硼酸镁品须对基体合金的增强作用明显.硼酸镁晶须增强镁基复合材料比基体镁合金的蠕变速率低2～3个数量级.发现了沿晶滑移和由于晶须拔出导致与基体结合的松动而产生的部分镁合金整体脱落是复合材料蠕变破坏的主要原因.     

AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ91D镁合金的应力应变曲线。采用刚塑性有限元法对AZ91D镁合金棒材挤压过程进行热力耦合数值模拟,分析了变形温度与挤出速度对挤压力和等效应变变化情况的影响。模拟的结果表明：在25∶1的挤压比下AZ91D镁合金的挤压温度为400℃,挤出速度为12.5 mm/s。     

K2Ti6O13/AZ91D镁基复合材料的组织及耐蚀性能

采用液态金属搅拌铸造法制备了K2Ti6O13晶须(PTW)增强AZ91D镁基复合材料,采用动电位极化测试和静态腐蚀试验测试了复合材料的耐腐蚀性能,并利用SEM对复合材料的表面形貌进行了观察和分析。结果表明:PTW对合金铸态组织具有明显的细化作用,而且共晶组织形貌发生明显改变,由完全离异共晶骨骼状的β相转变为部分离异共晶的蜂窝状β相。合金显微组织的细化及β相体积分数的降低,抑制了微电偶腐蚀的破坏作用,提高了AZ91D镁合金的耐蚀性能。     

Influence of extrusion temperature on deformation behavior of Csf/AZ91D composite during semi-solid extrusion

Deformation behavior and formability of C_sf/AZ91D magnesium composite were investigated by semi-solid extrusion between 695 K and 728 K, including temperatures below and above the partial melting temperature. A method of constructing kinematically admissible velocity fields for axisymmetric extrusion based on the theory of flow function was proposed. Flow lines were analyzed in C_sf/AZ91D composite after extrusion at elevated temperatures. Based on an analytic flow function, the deformation field was obtained. The results show that when the composite is extruded in a semi-solid state containing a small volume of liquid, the presence of the liquid reduces deformation resistance by relaxing the stress concentrations, and improves the formability of composites as lubricant. However, the gradient of velocity field is increased and deformation uniformity is aggravated at temperatures greater than partial melting point at 701.3 K. A more uniform deformation field was attained at the temperature close to or slightly below the partial melting temperature.     

固溶时效对半固态挤压SiC/AZ91D组织与性能的影响

为了获得综合力学性能良好的镁基复合材料,采用近液相线保温法制备10μm 15%SiC/AZ91D(质量分数)半固态坯料进行半固态挤压后得到其复合材料,再经过415℃固溶处理24 h(T4)和进一步220℃时效处理8 h(T6)。结果表明:随着固溶时效的进行,晶界处的层片状和点状Mg₁₇Al₁₂相溶解,然后在晶粒中二次析出,并逐渐球化。与T6处理前的15%SiC/AZ91D复合材料相比,经T6处理后其具有良好的综合力学性能,拉伸强度、屈服强度、伸长率和硬度(HV)分别达到242 MPa、204 MPa、2.3%和1322 MPa。