高能超声对Mg2 Si / AZ91D 复合材料的影响

为改善原位颗粒增强镁基复合材料的性能,采用原位合成技术制备了Mg2Si/AZ91D复合材料,通过在熔体中施加高能超声,研究了超声时间和超声功率对复合材料组织性能的影响.结果表明:随着超声时间的延长或超声功率的增大,复合材料中粗大的汉字状Mg2Si相变得细小、分布均匀,同时细小分布均匀的球化状β-Mg17Al12相增多;超声时间为6 min、超声功率为1.2 kW时,组织中呈短棒状的Mg2Si颗粒和球化状β-Mg17Al12相分布均匀,且复合材料的抗拉强度和伸长率达到最大,分别为220.5 MPa和2.6%,较未施加超声的复合材料试样提高了22.3%和38.9%;再延长处理时间或增大输出功率,组织有粗化的趋势,复合材料的抗拉性能及伸长率也呈现先升后降趋势.     

铸态Mg-4Al-2Si合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-2Si(AS42)镁合金,研究了铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS42合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相及Mg2Si相组成;β-Mg17Al12相呈网状和棒状分布于晶界上,粗大的汉字状Mg2Si相沿晶界或穿晶分布,多边形块状Mg2Si相随机分布于基体组织中。铸态合金的硬度为64.5 HV,室温抗拉强度为113.5 MPa,屈服强度为86 MPa,伸长率为4.1%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

铸态Mg-4Al-4Si-0.75Sb合金的显微组织与力学性能

采用重力铸造法制备Mg-4Al-4Si-0.75Sb(AS44-0.75Sb)(质量分数/%,下同)镁合金,研究铸态合金的显微组织和室温力学性能。结果表明:铸态AS44-0.75Sb合金主要由α-Mg基体、β-Mg17Al12相、Mg2Si相和Mg3Sb2相组成;加入0.75Sb后形成高熔点的Mg3Sb2相,显著改善了Mg2Si相的形貌,使粗大的骨骼状Mg2Si转变为相对细小的汉字状Mg2Si。铸态合金的硬度HV为65.9,屈服强度为136.4MPa,抗拉强度为172.3MPa,伸长率为3.3%;拉伸断裂形式为准解理脆性断裂。     

Ba对原位自生Mg_2Si/Mg-Zn-Si复合材料组织与力学性能的影响

研究添加0.1%~2.0%Ba(质量分数,下同)对高Si原位自生Mg2Si/Mg-Zn-Si复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:随着Ba含量的增加,初生Mg2Si由树枝晶转变为多面体颗粒,其尺寸先减小后增大;汉字状共晶Mg2Si也先减少后增加;复合材料的力学性能显著改善。当Ba含量为1.0%时,其细化变质效果最好,合金的综合力学性能最佳,这是由于Ba的加入形成了大量细微的BaMg2Si2粒子可作为初生Mg2Si的异质形核核心,从而细化变质了Mg2Si;当Ba含量过高(1.0%),BaMg2Si2相聚集长大导致了过变质现象,力学性能下降。变质为细小多边形的Mg2Si颗粒减少了加载时应力集中与裂纹产生、扩展;其弥散分布阻碍了变形时位错运动,因此强化了复合材料。     

原位合成Mg2Sip/Al复合材料的组织及性能研究

采用熔体直接反应法成功制备了Mg2Sip/Al复合材料,研究了Mg2Si颗粒含量及530℃固溶6h+173℃时效5h热处理对复合材料组织和性能的影响,利用X射线衍射仪、扫描电镜等分析了复合材料的物相和显微组织,并测试了其力学性能。结果表明,随着Mg2Si颗粒含量的增加,在一定范围内,铸态复合材料基体的晶粒尺寸随之变小;热处理后Mg2Si颗粒名义含量4%(质量分数)的复合材料析出的二次相颗粒较名义含量5%(质量分数)的复合材料更多,二次相颗粒平均尺寸均约为4μm,且颗粒名义含量4%(质量分数)的复合材料热处理后抗拉强度和伸长率分别达到280MPa和9%,较热处理前分别提高了24.44%和63.64%     

高能超声处理对原位Al3Ti/A356复合材料显微组织和力学性能的影响

采用熔体直接反应法,以工业钛剂和A356合金为反应物,利用高能超声原位合成了Al3Ti/A356复合材料。利用X射线衍射与扫描电镜对该复合材料的微观组织和物相组成进行分析,并通过拉伸实验对该复合材料的力学性能进行测试。结果表明,经过高能超声处理后,复合材料中的Al3Ti颗粒尺寸较高能超声处理前明显变小,分布也更均匀。当超声功率为1.2kW/cm2,超声作用时间为360s时,颗粒尺寸最小,为0.5～2μm。复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到281.83、226.72MPa和5.6%,较未施加高能超声的复合材料分别提高了16.2%、10.3%和33.3%。     

Li以及Li化合物的添加对17Mg/12Al复合材料储氢性能影响的研究

通过粉末烧结制备17Mg/12Al复合材料,然后再添加Li,LiH以及LiAlH_4混合球磨制备17Mg/12Al+10M(M=0,Li,LiH,LiAlH_4)复合材料。经研究发现,烧结后的17Mg/12Al复合储氢材料主要由Mg17Al12和Mg2Al3组成,经过20h机械球磨后,Mg17Al12和Mg2Al3转变为具有FCC结构的Mg-Al固溶体。Li以及Li化合物的添加能提高Mg-Al固溶体的储氢容量和改善Mg-Al固溶体的热力学性能,如17Mg/12Al复合材料的储氢容量为1.73%(质量分数),添加Li以及Li化合物后,17Mg/12Al+10M(M=Li,LiH,LiAlH_4)的吸氢量则分别上升到2.23%,2.36%和1.81%(质量分数),且脱氢活化能从194.5kJ/mol分别降低到172.8,146.3和155.4kJ/mol。     

稀土钇对金属间化合物Mg17Al12性能的影响

研究了稀土Y对金属间化合物Mg17Al12显微组织和力学性能的影响。结果表明,Y能细化Mg17Al12的显微组织,导致形状不规则的Al2Y新相和连珠状的共晶组织α-Mg+β-Mg17Al12的出现。适量的Y能提高室温下合金的抗腐蚀性能和力学性能,添加量为2.0%时(质量分数)性能最佳,过量添加使性能有所降低。     

Al-Ti体系原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料

在超声场下,以Al-Ti为反应体系,采用熔体直接反应法原位合成Al_3Ti/ADC12复合材料。研究Ti加入量、超声时间以及功率对复合材料的显微组织和力学性能的影响。结果表明:随着超声功率的逐渐增加,Al3Ti颗粒尺寸变得愈加细小,分布也变得更为均匀;并且Ti的加入能够细化基体组织中的α-Al相,使其由原来的粗大树枝状逐渐转变为细小枝晶状、蔷薇状甚至近球状。然而,随着超声时间的增加,超声效果会出现先加强后减弱的趋势。Al_3Ti/ADC12复合材料的力学性能变化趋势与其组织变化趋势相一致,当Ti添加量为3%(质量分数)、超声功率为1.5kW、超声频率为20kHz、超声时间为6min时,其综合性能较好,抗拉强度达到247.34MPa,伸长率达到2.31%,比未施加超声的复合材料分别提高了21.3%和50.0%。     

外场对SiCp/AZ91D镁基复合材料组织和性能的影响

在常规条件、电磁模拟微重力场、脉冲电流场和"电磁模拟微重力+脉冲电流"复合场四种外场条件下制备出SiCp含量5wt％的SiCp/AZ91D镁基复合材料,分析测试结果表明:在常规条件下,样品晶粒粗大,β-Mg17Al12相呈现出无规律的网格状结构,新生相Mg2Si以颗粒状的初生相和树枝状的共晶相存在;在电磁模拟微重力场条...     

挤压态Mg–9Al–Zn–0.5RE–Ca–Si合金微观组织和力学性能

目的 改善AZ91镁合金在温度超过120 ℃时的力学性能。方法 在AZ91合金中添加Ca、Si和La/Ce混合稀土元素。在360 ℃下等温挤压,平均挤压速度为1.2 mm/s,挤压比为30︰1,以探究Ca、Si和La/Ce混合稀土元素对AZ91合金力学性能、物相组成和显微组织等的影响。结果 在AZ91挤压态合金中,与添加Si元素相比,Ca元素对挤压态合金的力学性能影响更大。在室温时,Mg–9Al–Zn–0.5RE–Si挤压态合金的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别是254 MPa、306 MPa、7.0%,而Mg–9Al–Zn–0.5RE–0.5Ca挤压态合金的屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别是308 MPa、330 Ma、7.1%。Mg–9Al–Zn–0.5RE–0.5Ca–0.5Si挤压态合金室温力学性能最佳,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别是351 MPa、383 MPa、7.4%,说明Ca、Si这2种元素的协同作用可同时提高室温下AZ91合金的强度和塑性。在150 ℃和200 ℃下,Mg–9Al–Zn–0.5RE– 0.5Ca–0.5Si合金仍然具有最佳的力学性能。在150 ℃下,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为174 MPa、225 MPa、31.8%。在200 ℃下,其屈服强度、极限抗拉强度和伸长率分别为136 MPa、153 MPa、49%。挤压后合金中形成 、 平行于挤压方向的织构。结论 经过360 ℃的热挤压后,由于动态析出、动态再结晶和织构的作用,显著提高了合金的拉伸性能。在室温、150 ℃、200 ℃下,Mg–9Al–Zn–0.5RE–0.5Ca–0.5Si挤压态合金的力学性能最佳,说明同时添加Ca、Si和La/Ce混合稀土元素有利于提高AZ91合金的耐热性。     

反应烧结Si3N4/SiC复相陶瓷合成工艺优化的研究

利用反应烧结制备Si3N4结合SiC复合材料.设计了L9(34)正交试验方案,研究了原料中Si、添加剂Al2O3、Y2O3的含量对复合材料力学性能的影响,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对复合材料的相组成、断口形貌进行分析.结果表明,反应烧结后试样生成了颗粒状的α-Si3N4、针状或棒状的β-Si3N4和少量的Sialon,其中针状或棒状的β-Si3N4和SiC形成三维网络结构,提高了材料的力学性能.优化实验得到的试样力学性能显著提高,其中维氏硬度2205、抗弯强度410MPa、断裂韧性为8MPa·m1/2.     

超声辅助制备β-磷酸三钙/Mg-Zn-Ca生物复合材料及性能

在生物Mg合金基体中添加β-磷酸三钙（β-TCP）颗粒可以调控其力学性能及腐蚀降解性能,满足人体不同植入部位的服役需求。本研究在机械搅拌铸造的基础上,采用超声方法对Mg基复合材料的熔体进行辅助处理,制备了β-TCP添加量为1%（质量比）、Zn含量为3%（质量比）、Ca含量为0.2%（质量比）的β-TCP/Mg-Zn-Ca可降解生物复合材料,对超声处理制备的β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料的显微组织、力学性能和腐蚀行为与未超声处理制备的β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料进行了对比研究。结果表明：超声处理可以细化β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料的显微组织,有利于β-TCP复合颗粒的均匀分散;β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料在模拟体液环境下的耐蚀性得到提高;其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为211.54 MPa、334.32 MPa和7.28%,与未超声处理的β-TCP/Mg-Zn-Ca复合材料相比,分别提高了8.44%、4.67%和17.99%。     

CNTs/Mg-9Al复合材料微观组织、力学及导热性能EI北大核心

研究了CNTs的加入对Mg-9Al镁基复合材料时效行为的影响,探讨了时效处理过程中微观组织、力学性能及导热性能的演变规律。结果表明:添加的CNTs增大了基体合金中铝元素的固溶度,并在时效过程中限制晶界的迁移,在二者共同作用下,促进基体中连续β-Mg_(17)Al_(12)相的析出,且随着CNTs含量的增加,连续析出的比例增大;与基体呈共格关系的杆状连续析出相能够有效地阻碍位错运动,提高复合材料的力学性能,其中峰时效态0.4CNTs/Mg-9Al复合材料的屈服强度、抗拉强度、热扩散系数和热导率分别为275 MPa,369 MPa,34.5 mm^(2)/s和68.4 W/(m·K),相较于时效前Mg-9Al合金分别提升了17%,23%,43%和45%。     

原位Mg2Si／AM60镁基复合材料半固态组织演变

采用原位合成技术制备了Mg2Si/AM60复合材料.研究了不同搅拌工艺参数对半固态镁基复合材料显微组织的影响.结果表明,镁合金中加入结晶Si后,生成了中国汉字状的Mg2Si增强颗粒.对复合材料在半固态温度区间进行机械搅拌,研究发现,搅拌温度越高,搅拌速度越大,固相颗粒越细小、均匀和圆整,但温度太高,固相颗粒会熔化,随搅拌时间的延长,固相颗粒先变得细小、均匀和圆整,然后长大.     

原位ZrB2p/Al复合材料的制备及其力学性能研究

以Al-10%(质量分数)Zr和Al-3%(质量分数)B合金为原料,在高能超声作用下采用熔体直接反应法成功地制备了ZrB2p/Al复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电镜等分析了复合材料的物相和显微组织,并测试了其力学性能。结果表明,经过高能超声处理后,复合材料中的ZrB2颗粒尺寸更小,分布也更均匀。复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到94、81MPa和14.5%,较未施加高能超声场的复合材料分别提高了10.6%、15.7%和16.0%。     

碳纳米管增强镁基复合材料导热性能研究

镁及其合金是目前最轻的金属结构材料,合金化虽然提升了镁合金的力学性能,但导致其导热性能严重下降,限制了镁合金的应用。碳纳米管(CNTs)因具有优异的力学、热学等性能,是最理想的增强体之一,可以用于改善镁合金的力学性能和热学性能。采用粉末冶金法分别以纯Mg、Mg-9Al合金、Mg-6Zn合金为基体制备了不同CNTs含量的镁基复合材料,利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜对复合材料微观组织、基体与增强体界面及析出相进行表征,并对复合材料的拉伸性能和热学性能进行测试。研究结果表明,当CNTs质量分数不超过1.0%时,可提高纯镁基复合材料的导热性能,力学性能仅有稍微降低;将CNTs添加到Mg-9Al合金中,可以促进纳米尺度β-Mg 17 Al 12相在CNTs周围析出,降低了Al在Mg基体中的固溶度,使CNTs/Mg-9Al复合材料的导热性能有所提高。此外,在CNTs/Mg-6Zn复合材料界面处存在C原子和Mg原子的相互嵌入区,这种嵌入型界面不仅有利于复合材料力学性能的提高,也使CNTs起到加速电子移动的“桥”的作用,有利于该复合材料热导率的提高。当CNTs质量分数为0.6%时,CNTs/Mg-6Zn复合材料具有较为优异的热学性能和力学性能,其热导率为127.0 W/(m·K),抗拉强度为303.0 MPa,屈服强度为204.0 MPa,伸长率为5.0%。     

Si对AM30变形镁合金组织和力学性能的影响

为了提高Mg-3Al-0.4Mn合金的常温力学性能,研究了铸态和挤压态下Si含量对AM30合金的组织和力学性能的影响.结果表明,增加Si的添加量会生成粗大的汉字状的Mg2Si相,不利于提高合金的力学性能;但经过挤压后,呈汉字状Mg2Si相破碎,变成颗粒细小的Mg2Si相,晶粒细化,有利于提高合金的性能.     

FeCoNiCrCu高熵合金涂层对复合铸造Al/Mg双金属组织和性能的影响

目的 研究不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层对Al/Mg双金属组织和力学性能的影响。方法 通过超音速火焰喷涂工艺在A356嵌体表面喷涂不同厚度的FeCoNiCrCu高熵合金涂层,采用消失模复合铸造工艺制备Al/Mg双金属,利用扫描电镜、EDS能谱及XRD衍射仪、维氏硬度测试仪和万能试验机对Al/Mg双金属界面微观组织和力学性能进行测试和分析。结果 未喷涂高熵合金涂层的Al/Mg双金属界面由共晶层和金属间化合物层组成,断裂位置主要位于金属间化合物层,裂纹从Al3Mg2扩展至共晶层结束,具有典型的脆性断裂特征,剪切强度仅为30.37 MPa。当高熵合金涂层厚度为5 μm时,Al/Mg双金属形成了Al3Mg2+ Mg2Si/AlxFeCoNiCrCu+FeCoNiCrCu+Al-Mg-Co-Ni混合相/δ-Mg+Al12Mg17共晶组织的复杂界面,断裂发生在高熵合金层与δ-Mg+Al12Mg17共晶组织的交界处,断裂面产生了一定程度的塑性变形,剪切强度为48.46 MPa,相对于无涂层的Al/Mg双金属提高了59.56%。当高熵合金涂层厚度为20 μm时,铝侧生成了AlxFeCoNiCrCu高熵合金,镁侧则只生成了少量Mg-Ni-Cu混合相,断裂发生在高熵合金涂层与镁基体交界处,剪切强度为39.69 MPa。结论 高熵合金涂层可以有效阻碍Al、Mg元素之间的扩散,从而显著抑制或完全阻止Al-Mg脆性金属间化合物的产生,大幅度降低界面层厚度。金属间化合物的减少和混合相对裂纹扩展的阻碍作用显著提高了Al/Mg双金属界面的剪切强度。     

Al2O3/Al2O3-ZrO2（3Y）层状纳米复合材料的制备与性能优化

为优化Al2O3层状复合材料的制备工艺及力学性能,选用不同初始粉体为原料制备了系列Al2O3/Al2O3-ZrO2(3Y)层状复合材料。借助X射线衍射、冷场发射扫描电镜和万能试验机等手段,系统考察了粉体结构和形貌对层状复合材料显微结构和性能的影响。结果表明:初始粉体的颗粒尺寸及尺寸分布会显著影响层状复合材料的显微结构及力学性能,以球磨微-纳米复合粉体为原料制备的层状复合材料具有最佳的力学性能,其抗弯强度和断裂功分别可达740MPa及3892J.m-2。同时,材料具有较高的层间结合强度,平行于层方向的抗弯强度高达436MPa。