不同Mg、Si含量的原位自生Mg2Si/Al基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响.结果表明稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生α-A1变质效果好,但对共晶α-A1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为α-Al所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15 μm降至8 μm左右.     

热处理对原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料组织与性能的影响

利用金属型铸造制备了原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料,研究了热处理对该材料组织与性能的影响。结果表明T4处理改变了Mg2Si/Mg-Al基复合材料中Mg2Si的形貌与分布。随着保温时间的延长,棱状枝晶Mg2Si相发生熔断、球化,最终成为尺寸为10-30μm的颗粒;同时β-Mg17Al12相溶入到α-Mg基体中,在随后的时效过程中发生沉淀析出。由于β-Mg17Al12相的溶解,T4处理会降低该材料的硬度,但随后的时效析出可提高其硬度,415℃×12h固溶处理后175℃×16h(T6)时效,硬度可提高14.9%。热处理过程中棱状枝晶Mg2Si相的粒化可用吉布斯-汤姆逊定理解释。     

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.     

原位反应自生MgO/Mg2Si增强镁基复合材料的热力学和动力学研究

对SiO2与Mg反应的热力学分析计算，在Mg的熔化温度范围内，Mg与SiO2反应生成MgO和Mg2Si。通过真空感应炉中氩气保护，在纯Mg熔体中加入SiO2原位反应自生MgO／Mg2Si增强镁基复合材料，并采用XRD、OM、ESEM、EDAX等对反应生成相的种类、形态、大小和分布等进行研究。结果表明：800℃在Mg中加入SiO2可原位反应生成Mg2Si和MgO增强相，Mg2Si为多角形和细条状，在Mg基体中分布均匀；MgO为细小的粒子状，在熔体中分布不均匀，大多则是聚集在坩蜗底部；机械搅拌可有效削弱反应添加物SiO2的动力学沉降过程，改善原住反应的动力学条件，促使反应生成的MgO在熔体中分布均匀.初步建立起SiO2与Mg反应的宏观动力学模型。     

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%.     

原位合成TiC／Ti基复合材料增强体的生长机制

利用Ｔｉ与Ｃ之间的自蔓延高温合成反应,经非自耦电弧熔炼工艺制备了ＴｉＣ增强的Ｔｉ基复合材料。借助Ｘ射线衍射和光学金相显微镜分析了复合材料的物相和增强体的形态,结果表明,复合材料由ＴｉＣ增强体和基体Ｔｉ合金组成。     

不同Mg、Si含量的原位自生Mg_2Si/A1基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响。结果表明：稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生-αA1变质效果好,但对共晶-αA1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为-αA1所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15μm降至8μm左右。     

Mg2Si颗粒增强自生铝基复合材料气缸套

采用离心铸造工艺制备初生Si与Mg2Si颗粒混合增强梯度自生铝基复合材料筒状毛坯,并将毛坯加工成气缸套零件,该零件的内壁有2～3 mm厚的颗粒增强层.微观组织显示,内壁增强层中混合颗粒的体积分数高达38%,而外壁没有增强颗粒;硬度与磨损试验表明,增强层具有较高的硬度与良好的耐磨性.磨损过程与复合增强机制表明,初生Si颗粒承担了主要的磨损载荷,Mg2Si相是提高增强效果必不可少的第二相颗粒.     

原位自生Al3Tip/Al复合材料的制备及其拉伸性能

采用直接反应法制备不同Al3Ti含量的Al3Tip/Al原位自生复合材料;分别在室温和高温下测试复合材料的拉伸性能,对比研究了Al3Ti含量和温度对复合材料拉伸性能的影响.结果表明:Al3Ti含量增大,则其抗拉强度和伸长率均明显降低;高温下复合材料的抗拉强度比室温时降低,伸长率反而有所增大.针对此现象,对Al3Tip/Al原位自生复合材料的拉伸断裂机理进行了讨论.     

原位自生钛基复合材料研究综述

近年来,由于原位自生钛基复合材料相对钛合金更为优异的综合性能,引起人们广泛关注。从制备方法、基体和增强体选择、微观结构、力学性能、抗氧化性能、超塑性变形与加工等方面,综述了目前原位自生钛基复合材料的研究进展。提出了目前研究中存在的问题和今后可能的发展方向。     

超声波对原位Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si形态的影响

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位 Mg2Si/Al 复合材料中初生 Mg2Si 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Mg2Si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Mg2Si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Mg2Si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。     

Influence of high intensity ultrasonic vibration on microstructure of in-situ synthesized Mg2Si/Mg composites

Coarse and agglomerated primary Mg2Si phase in in-situ synthesized Mg2Si/Mg composite with 4%Si was treated in remelting process by means of high intensity ultrasonic vibration. The effects of ultrasonic vibration duration and temperature on size, morphology and distribution of the primary Mg2Si were studied. The evolution mechanism was discussed. The microstructures of the composites were investigated by means of optical microscopy （OM） and scanning electronic, microscopy （SEM）. The components were inspected with energy dispersion spectrum （EDS） and X-ray diffraction （XRD）. The results indicate that ultrasonic vibration does not alter two constituents of the composites, but changes the size and distribution of aggregated primary Mg2Si particles. The size of primary Mg2Si particles decreases with the increase of vibration duration and vibrating temperature. High intensity ultrasonic has little effects on the primary Mg2Si morphology. The high intensity ultrasonic vibration is an effective means to prepare well-proportioned in-situ synthesized magnesium matrix composites.     

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。     

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。     

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.     

Sb变质对Mg_2Si/AM60镁基复合材料组织及性能的影响

研究了Sb对Mg2Si增强相及基体组织的细化效果及机理。结果表明,Sb加入可生成Mg3Sb2,Mg3Sb2能够作为Mg2Si的异质核心,使得Mg2Si由汉字状变成颗粒状,并弥散地分布。同时,基体组织也得到细化,改善了合金的力学性能。加入0.8%的Sb后,合金的抗拉强度提高了12.2%。     

电磁搅拌对Al/Mg2Si复合材料宏观偏析的影响

电磁搅拌可使Al/Mg2 Si合金中的初生Mg2 Si显著细化和圆整化 ,但同时也会使坯料表面出现初生Mg2 Si偏析层 ,且偏析层的厚度随搅拌电压的增大而增大。这为制备金属基颗粒增强表面复合材料提供了新的途径     

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。