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。     

B4Cp／AZ91D复合材料的制备及力学性能

采用搅拌铸造法制备出了B4Cp/AZ91D复合材料.对该复合材料进行显微组织观察表明,B4C颗粒分布较均匀,通过对材料的室温拉伸性能及硬度测试,发现添加了B4C颗粒后硬度明显提高,拉伸强度也有所提高.     

SiC_p/AZ91镁基复合材料的热挤压

采用搅拌铸造法制备SiC体积分数为5%、10%和15%的颗粒增强AZ91镁基复合材料（SiCp/AZ91）。复合材料经过T4处理后,于350°C以固定挤压比12：1进行热挤压。在铸态复合材料中,颗粒在晶间微观区域发生偏聚。热挤压基本上消除了这种偏聚并有效地改善颗粒分布。另外,热挤压有效地细化基体的晶粒。结果表明：热挤压明显提高复合材料的力学性能。在挤压态复合材料中,随着SiC颗粒含量的升高,基体的晶粒尺寸减小,强度和弹性模量升高,但是伸长率降低。     

半固态搅拌法制备B_4C_p/AZ91复合材料热挤压态的组织与性能

用半固态搅拌法结合热挤压工艺制备出了颗粒分布均匀、孔隙率低的B4Cp/AZ91颗粒增强镁基复合材料.在经过热挤压后,材料密度为1.873 g/cm3,0～100℃线膨胀系数为19×10-6K-1,抗拉强度为282.8 MPa.热挤压能显著提高复合材料的致密度,细化基体组织,改善颗粒分布状况,热挤压会对B4C颗粒造成损伤和形成小范围的团簇状聚集,由于挤压变形过程中的协调变形和基体合金的填充机制,不会对材料组织造成损伤,从断口形貌特征上可以确定颗粒与基体间形成了很强的界面结合.     

Mg_(17)Al_(12)热挤压细化对SiCp/AZ91复合材料组织及性能的影响

采用热挤压法破碎铸态SiCp/AZ91镁基复合材料中的Mg_(17)Al_(12),对Mg_(17)Al_(12)破碎及弥散分布行为进行研究,并对复合材料的力学性能进行表征。结果表明:铸态SiCp/AZ91复合材料经热挤压后,不规则片状及线形Mg_(17)Al_(12)在基体合金和SiC颗粒的剪切应力场作用下,破碎成大量亚微米级的颗粒,并随基体合金的塑性变形发生重新分布,弥散分布在动态再结晶晶粒的晶界附近,通过钉扎晶界作用能够细化复合材料晶粒尺寸到2.3μm。此外,破碎化的Mg_(17)Al_(12)还起到弥散强化基体的作用,与晶粒细化协同作用,显著提高了复合材料的强度。     

(Grp+SiCp)/AZ91镁基复合材料的力学及耐磨性能研究

本文采用半固态搅拌技术制备出了5μm10vol%Grp/AZ91、(5μm5vol%Grp+5μm5vol%SiCp)/AZ91和 (5μm5vol%Grp+10μm5vol%SiCp)/AZ91共3种镁基复合材料,并对其在300℃,0.05mm/s的条件下进行了热挤压,研究了SiCp对挤压态复合材料的显微组织、力学性能和耐磨性能的影响规律。研究结果表明,与Grp/AZ91相比,SiCp的引入导致基体晶粒尺寸增大,引起石墨颗粒碎化;随着SiCp尺寸增加,晶粒尺寸增大,石墨碎化现象更为显著。SiCp的加入提高了Grp/AZ91复合材料的抗拉强度、延伸率和硬度,随着SiCp尺寸增加,力学性能进一步提升。SiCp的引入降低了Grp/AZ91复合材料的磨损率,同时摩擦系数上升,随着SiCp尺寸增加,磨损率进一步下降,摩擦系数进一步上升,磨损机制由剥层磨损转变为磨粒磨损。     

B4C和SiC颗粒增强ZM5镁基复合材料的组织及力学性能

采用搅拌铸造法制备出B4Cp/ZM5和(SiCp B4Cp)/ZM5复合材料.复合材料显微组织观察显示,增强颗粒较均匀分布于基体中.复合材料的硬度比基体ZM5镁合金有较明显提高,复合材料的抗拉强度相比ZM5镁合金也有提高,其中(7.5?Cp 7.5%SiCp)/ZM5复合材料的抗拉强度相比基体合金ZM5提高了约49%.复合材料的耐磨性能要明显高于基体ZM5镁合金,ZM5镁合金的摩擦系数低于(7.5?Cp 7.5%SiCp)/ZM5复合材料.     

(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的组织及性能

采用微波烧结制备了(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料,研究了不同体积分数(SiC+B4C)p(0%、5%、10%、15%、20 vol%)对复合材料组织及性能的影响。结果表明:(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的组织主要由α-Mg、SiC、B4C、Mg17Al12和少量MgO等组成。随着(SiC+B4C)p含量的增加,(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的相对密度减小,显微硬度增加,而抗压强度先增后降,当(SiC+B4C)p含量为15%时达到最大值。15%(SiC+B4C)p/AZ91D复合材料的显微硬度和抗压强度分别达到196.16 HV0.025和326.3 MPa,相对于未添加(SiC+B4C)p的AZ91D材料分别提高了145%和120%。随着(SiC+B4C)p含量的增加,复合材料的耐磨性先提高后降低,磨痕由清晰的犁沟形貌逐渐模糊,磨损机制由磨粒磨损转变为剥层磨损。     

工艺参数对搅拌法制备B4Cp／AZ91复合材料颗粒分布均匀性的影响

以AZ91镁合金为基体,平均尺寸125 μm的B4C颗粒为增强相,采用半固态搅拌铸造法制备了B4Cp/AZ91镁基复合材料.分析了添加颗粒百分比、加热温度、降温时间、搅拌速度和搅拌时间等工艺因素与颗粒分布均匀性之间的关系.根据各个关系曲线进行工艺参数优化,结果为:颗粒百分比8%、加热温度604 ℃、降温时间20.5 min、搅拌速度700 r/min,搅拌时间13.5 min.采用优化工艺参数制备复合材料,金相观测和样方法处理都表明,颗粒分布均匀性明显提高.     

热处理对挤压铸造n-SiC_p/AZ91D镁基复合材料组织和力学性能的影响

采用金相、X射线衍射、扫描电镜(SEM)、拉伸试验等方法分析和测试了挤压铸造纳米Si C颗粒增强AZ91D镁基复合材料在铸态(F)、固溶态(T4)和人工时效态(T6)下的组织和力学性能。结果表明,固溶处理可使n-Si Cp/AZ91D铸态组织中的β-Mg17Al12共晶相溶入到基体中,形成单一的过饱和α-Mg固溶体,合金抗拉强度和伸长率均有大幅提高,分别达到265 MPa和13.7%;经时效处理后,复合材料的抗拉强度和屈服强度进一步提高,分别为275,145 MPa;SEM结果显示,β-Mg17Al12相主要以连续析出/非连续析出方式分别在晶内及晶界上析出,特别是纳米Si C颗粒分布对二次析出相β-Mg17Al12的形貌、尺寸、分布有一定的影响,使二次析出相变得细小和弥散分布,从而充分发挥了二次析出相的沉淀强化作用;最后对n-Si Cp/AZ91D复合材料不同热处理条件下的断口形貌进行了SEM观察,并且对其断裂方式进行了分析和讨论。