超声波对原位Mg_2Si／Al复合材料中初生Mg_2Si形态的影晌

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位Mg2Si／A1复合材料中初生Mg_2Si形态的影响。研究结果表明：超声波处理使初生Mg2Si的晶粒尺寸从150μm降低到20μm,初生Mg_2Si形态发生改变。在二维形貌中,未实施超声波振动处理的初生Mg_2Si晶粒生长为含有空腔的粗大颗粒,共晶组织生长于其中,相应的三维形态为含有漏斗状空腔的八面体和十四面体。超声波处理后的初生Mg_2Si晶粒变成细小、实心三维形态的颗粒,颗粒棱角已发生钝化效应。     

Sb对原位Mg2Si/Al-5Si复合材料显微组织的影响

研究了Sb含量对Mg2Si／Al-5Si复合材料显微组织的影响。结果表明，随着Sb含量的增加，初生Mg2Si颗粒形貌明显发生了细化，Mg2Si形态由变质前的汉字体和枝晶状变为细小的、均匀分布的颗粒状，Mg2Si体积分数也有所增加。当Sb含量为0．4％时，细化效果达到最佳，由变质前的52μm变为25μm。当Sb含量超过0．4％后，Mg2Si颗粒尺寸开始粗化，因此，过量的Sb对Mg2Si颗粒的细化无益。Sb对Mg2Si颗粒的细化主要由于AlSb引起的异质形核作用，Sb使液相线温度和熔体表面张力扩σLV降低，对Mg2Si颗粒的细化也具有一定的作用。     

稀土元素Nd对过共晶Mg-Si合金中Mg 2 Si粒子的变质作用

利用光学显微镜、扫描电镜及XRD物相分析研究稀土元素Nd对过共晶Mg-3%Si合金中Mg 2 Si粒子的变质作用与机理。结果表明：随着Nd含量的增加,初生Mg 2 Si粒子的形貌由粗大的树枝状转变为细小的多面体状。当Nd含量增至1.0%时,初生Mg 2 Si粒子被完全细化,尺寸约为10μm。然而,随着Nd含量的进一步增加,初生Mg 2 Si粒子反而又出现了粗化的现象。其变质机理主要是Nd元素富集于初生Mg 2 Si相的生长表面并抑制其优先生长晶向的生长,即中毒效应。当Nd含量超过3.0%时,初生Mg 2 Si粒子中的白色粒子由NdMg 2相转变为NdSi和NdSi 2化合物。因此,适量的Nd元素可以有效地细化初生Mg 2 Si粒子。     

脉冲磁场对Al-12.5Mg-6.7Si合金中Mg2Si相的影响

研究了脉冲磁场下不同励磁电流和脉冲频率对Al-12.5Mg-6.7Si合金中Mg2Si组织的影响,通过扫描电镜(SEM)对组织进行了分析并进行了硬度测试。结果表明,随着励磁电流和脉冲频率的增加,组织中的初生Mg2Si和共晶Mg2Si相得到细化,与重力场时相比,初生Mg2Si的晶粒尺寸减小了36%,硬度也有所提高。但当频率超过2Hz时,会导致初生Mg2Si明显粗化,共晶Mg2Si由蠕点状变成针状,硬度也有所下降。励磁电流为15~18A,脉冲频率为1~2Hz的脉冲磁场可以显著改善Al-12.5Mg-6.7Si合金的显微组织和性能。     

离心铸造Mg2Si和Si自生增强的锌基合金复合材料

采用热模金属型工艺，离心铸造白生增强的Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si合金复合材料。研究结果表明；该合金内层聚集大量块状初生Mg2Si、少量块状初生Si，中层不含初生Mg2Si和初生Si，外层含少量初生Mg2Si和初生Si；Zn-27Al-6．3Mg-3．7Si合金在凝固过程中，先后经历了初生Si和初生Mg2Si的析出、富Al的固溶Zn相析出、Mg—Zn化合物的析出，以及发生三元或四元共晶反应；初生Mg2Si和初生Si的位置、数量和分布决定于其内浮速度和离心力场作用下的凝固速度；含有初生Mg2Si和初生Si的内层和外层比中层具有更高的硬度和耐磨性。     

Sr对过共晶Mg-Si合金中初生Mg2Si相变质的影响

利Mg-20%Sr间合金对过共Mg-Si合金进行变质处理,对比研究了碱土元素Sr加入量对Mg2Si初晶变质效果(主要包括形态和尺寸)的影响规律,并讨论其变质机制.研究结果表明:碱土元素Sr对过共晶Mg-Si合金中的Mg2Si初晶可有效变质.随着Sr含量的增加,Mg2Si初晶的平均尺寸和尺寸分布范围均逐渐降低,其形态由粗大树枝状晶、细小树枝晶、非规则外形颗粒到规则外形颗粒逐渐过渡.当Sr含量达到2.0%,此Mg2Si初晶主要呈现为规则外形,平均尺寸为50μm左右.其变质机理应主要与碱土元素富集于Mg2Si相生长表面并抑制优先生长晶向的生长有关.     

Sr对Mg-4%Si合金中Mg2Si的变质作用

研究Sr对过共晶Mg-4%Si（质量分数）合金中Mg2Si相的变质作用与机理。Mg-4%Si合金中存在多面体形初生Mg2Si相与汉字状共晶Mg2Si相。添加Al-10%Sr可以明显细化初生Mg2Si相,同时可以将共晶Mg2Si相由汉字状变质为多面体状或者纤维状。对初生Mg2Si相的细化作用主要是由凝固过程中含Sr颗粒的异质形核作用引起的,而对共晶Mg2Si相的变质作用是由在凝固过程中熔体中的Sr原子在Mg2Si晶体生长表面富集,从而改变了其生长优势所致的。     

Si及变质处理对Mg2Si/Mg复合材料的影响

分析了Mg-Si二元合金直接原位形成Mg2Si/Mg复合材料的过程,研究了Si含量以及变质处理对复合材料组织和性能的影响。试验结果表明,随着合金中Si含量的增加,合金的流动性降低,复合材料中原位Mg2Si的数量增多,树枝晶形态更为发达;对优化的Mg-8Si合金,进行混合稀土(MM)和Sb变质处理,可明显改善Mg2Si的形态和分布,但Sb变质的效果要好于MM。合金经质量分数为1.2%的Sb变质处理后,Mg2Si以颗粒状均匀分布在Mg基体中,从而使复合材料具有较好的耐磨性。     

Al-P和Al-Ti-B对Mg_2Si/Al复合材料显微组织的影响

研究了Al-3P和Al-5Ti-1B中间合金单独加入以及同时加入时对Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响,并探讨了其作用机理。结果表明,Al-P和Al-Ti-B中间合金均可对Mg2Si产生较好的细化和变质效果,并且Al-Ti-B对Al-P的细化变质效果有促进作用,初生Mg2Si颗粒形态由枝晶变为多边形,平均颗粒尺寸由100μm以上细化至20μm左右。     

往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能

研究了往复挤压Mg-4Al-2Si合金的显微组织与高温力学性能。结果表明,往复挤压可显著细化Mg-4Al-2Si合金的组织,随着挤压道次的增加,基体晶粒与Mg2Si相颗粒不断细化,其中,基体晶粒由于动态再结晶而细化。挤压8道次时,基体晶粒和Mg2Si颗粒的平均尺寸分别由铸态的45μm和20μm减小至1.5μm和1.3μm;但是,当挤压道次为11时,基体晶粒与Mg2Si相颗粒均出现粗化现象。往复挤压可使合金的高温力学性能大幅度提高,挤压8道次时,高温屈服强度最高,为197 MPa;挤压11道次时,高温抗拉强度最高,为256 MPa,与铸态高温强度相比,分别提高了163.9%和239.7%。合金的高温强化机制为Mg2Si颗粒的弥散强化作用,高温拉伸断裂形式为微孔聚合型韧性断裂。     

金属间化合物Mg2Si研究进展

对金属闯化合物Mg2Si的研究进展进行了综述，重点对Mg2Si的性质及其基础研究和Mg2Si的应用研究现状进行了论述。研究表明：虽然在Mg2Si热电性能方面的研究取得了很多突破，但它的热电转换效率仍然偏低；在结构材料的应用研究方面，Mg2Si除了和更具优势的材料复合提高其韧性和高温性能以外，另一个值得研究的方向就是将Mg2Si熔覆或喷涂在其他合金的表面，如Al、Mg合金等。另外熔体浸渗也是一种非常有希望改善Mg2Si脆性的方法。     

电场激活合成Mg2Si的热电性能研究

用Mg粉和Si粉通过电场激活加压辅助法（Field-activated and Pressure-assisted Synthesis,FAPAS）,在1073 K、50 MPa条件下快速实现了Mg2Si块体热电材料的一步法合成与致密化;合成过程反应物反应完全,产物的XRD曲线的Mg2Si峰型尖锐,占产物含量的99.5%。合成样品的Seebeck系数、电导率、功率因子分别在562K、773 K、600 K时达到最大值,分别为445μVK-1、54.4 Scm^-1、4.35 W/cmK^2。通过对比多种方法合成的Mg2Si热电材料的热电性能发现,FAPASA样品的功率因子比其它方法具有明显的优势。     

自生Mg2Si颗粒增强Al基复合材料的组织细化

研究了Sr以及Ce-Sr复合添加剂对Al/Mg2Si/Si自生复合材料凝固组织的影响规律.当Ce、Sr的加入量分别为1.0%和0.7%(质量分数)时,Mg2Si增强体以细小短棒状形态出现,其平均粒径为12μm,这比未经细化处理的Mg2Si增强体的平均粒径降低52%.同时,单位面积Mg2Si晶粒平均数量为未经细化处理时的4～6倍.单独加入Sr时,复合材料的组织细化则不如Ce-Sr复合处理时的稳定.对相关机制的研究表明,上述细化元素对Mg、Si原子在合金熔体中扩散的不同程度的抑制是微观组织得以细化的根本原因.     

原位自生Mg2Si／Al基复合材料的制备及其生长机制探讨

采用ZEISS Axioskop2光学显微镜研究手段,对自生Mg2Si增强A国-20%Si合金的显微组织进行了分析.试验结果表明:Mg含量为8%时,Mg2Si增强相的显微组织多为不规则大尺寸的块状;Mg含量为6%时,Mg2Si增强相初生Mg2Si的生成量有些减少,并由不规则大尺寸的块状向汉字状或纤维状开始转变;Mg含量为4%时,Mg2Si显微组织呈完整发达的汉字状、树枝状,即获得了原位自生Mg2Si增强Al-20%Si合金复合材料的理想组织.最后探讨了Mg2Si相的生长机制.     

Si对原位自生Mg2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响.结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状.制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散.复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降.当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%.     

纳米晶Mg2Si金属间化合物块体材料的制备及微结构表征

采用机械合金化及热压方法制备了纳米晶Mg2Si块体材料,利用X射线衍射(XRD)、X射线能谱(EDS)分析、场发射扫描电镜(FE-SEM)及宏观密度测定对合成粉体及块体样品的微结构进行了表征.结果表明:正己烷作为合金化过程控制剂能有效避免粉体板结、团聚及防止合成粉体的氧化;合适的工艺参数(如配球、球料比及球磨转速)可有效促进合金化和降低杂质含量;配镁量对获得纯相Mg2Si块体至关重要;热压压力增大能显著提高Mg2Si块体的致密度;在1.5 GPa压力热压获得了相对密度大于98%、晶粒度为69 nm的纯相纳米晶Mg2Si块体.     

原位合成Mg_2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的微观组织与断裂行为

采用多次循环塑性变形-原位反应方法制备Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料。采用XRD、SEM和TEM对复合材料的成分及微观组织进行分析和观察。结果表明:多次循环塑性变形过程对镁合金基体组织和原位合成的Mg2Si第二相粒子均有细化和均化作用;随着Mg2Si颗粒含量的增加,复合材料的弹性模量和屈服强度增加,同时断裂强度和伸长率均下降;原位反应合成的Mg2Si第二相粒子与基体结合良好,材料断裂时裂纹优先在基体中形成,断裂时Mg2Si第二相粒子能起到阻碍裂纹扩展的作用;Mg2Si/Mg-2Al-Zn-2Gd复合材料的强化机制主要为第二相强化和基体晶粒细化。     

离心铸造自生初晶Si、Mg2Si颗粒增强Al基复合材料铸件工艺研究

采用不同的离心铸造工艺参数制备了自生初晶Si与Mg2Si颗粒增强Al基复合材料筒状铸件,铸件的内层富含增强颗粒,而外层没有增强颗粒.在铸件切削加工过程中发现,采用高温浇注无冷却水喷淋、低过热浇注无冷却水喷淋,以及高温浇注冷却水喷淋工艺参数得到的铸件,其内部存在明显的缩孔缺陷,而采用低过热浇注冷却水喷淋工艺参数制备的筒状铸件,铸件内部没有发现缩孔现象.对缩孔的形成过程分析发现,内层偏移的大量初晶Si、Mg2Si颗粒与铸型的冷却作用导致了筒状铸件的内壁和外壁同时向铸件心部凝固的对向凝固特征,这种对向凝固使得铸件的内部没有足够的液体进行补缩,最终形成缩孔.