Er对原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料组织和性能影响

研究了不同含量稀土Er对原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料组织和性能的影响,并讨论其变质机理。结果表明,适量的Er能有效细化原位自生Mg_2Si/AZ91复合材料基体的晶粒尺寸,同时改变初生Mg_2Si相在基体中的大小、形貌和分布。当Er加入量为0.5%,基体组织细化效果最为显著,其晶粒由250μm细化至180μm,初生Mg_2Si相由粗大汉字状转变为短棒状,大小由50μm缩减至20μm,合金的抗拉强度和伸长率也分别由168MPa和1.8%提升至190MPa和2.7%。     

固溶处理对原位合成Mg_2Si/AZ91D复合材料组织及性能的影响

研究固溶处理对Mg-SiO2体系原位合成制备的Mg2Si/AZ91D复合材料的组织和性能的影响。结果表明：AZ91D镁合金在加入SiO2（其中Si占合金质量的1.5%）后,出现了粗大的汉字状Mg2Si相,固溶处理改变了Mg2Si相的形貌与分布,并使β-Mg17Al12相溶入到基体中;随着固溶时间的增加,汉字状的Mg2Si相熔断、球化,在420℃保温16h时Mg2Si相最为细小、弥散;固溶处理后复合材料的抗拉强度增加了14.9%,伸长率增加了38.9%。固溶处理时在Mg2Si/Mg界面间的界面张力作用下,Mg2Si相不断熔断、聚集、扩散,最终获得球化的Mg2Si相。     

β-Mg_(17)Al_(12)相析出形态对AZ91镁合金力学性能的影响

采用固溶时效、退火处理以及球化处理等热处理工艺在AZ91镁合金中分别获得网状、层片状、球状和菱形状β-Mg17Al12相。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、透射电子显微镜以及拉伸和硬度试验等研究不同形态的β-Mg17Al12相对AZ91镁合金力学性能的影响。结果表明,网状β-Mg17Al12相恶化了AZ91镁合金的力学性能;层片状和球状β-Mg17Al12相有利于合金塑性的改善;而菱形状β-Mg17Al12相有利于合金强度的提高。     

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。     

AZ91 Mg-Al合金中β-(Mg_(17)Al_(12))析出相的形态及其晶体学特征

应用透射电镜研究了时效ＡＺ９１ Ｍｇ－Ａｌ合金连续析出相的显微组织形态及晶体学特征。发现四种不同形态和晶体学特征的β－（Ｍｇ１７Ａｌ１２）析出相,其中占绝大多数的是板条状析出相沿基面（０００１）α析出的板条析出相与基体保持Ｂｕｒｇｅｒｓ位向关系,生长方向为［７, ２,９,０］;其晶体学特征与由不变线应变原理预测的完全一致。第二类析出相是以其轴线与基面垂直的六棱柱体,六个棱柱面都是｛１１００｝α／／｛１１０｝β,与基体保持对称性好的Ｃｒａｗｌｅｙ位向关系。另有少量短棒状析出相与基体保持Ｐｏｒｔｅｒ位向关系。实验中还观察到一种未见报道过的位向关系。讨论了形成不同形态和晶体学特征的机制。     

铜模激冷SiCp/AZ91镁合金晶粒细化及固溶组织演化

采用Si C颗粒添加与铜模喷铸相结合的方法,提高快冷条件下熔体的异质形核潜力,制备出亚快速凝固镁合金细晶组织。在此基础上,对比研究了热处理温度(320、370和400℃)对晶界离异共晶β-Mg_(17)Al_(12)相动态固溶过程的影响。结果表明,亚快速凝固AZ91+1%SiC(质量分数)合金经320℃/2 h处理后固溶不完全,仍然保留原始不规则花瓣状组织,少量基体相中出现细小条纹。370℃/2h处理后晶界消失速率加快,同时存在少量晶界残留区域。400℃/2 h处理后可得到单相α-Mg固溶体,组织为细小多边形等轴晶。添加2%SiC后,激冷合金的晶粒细化效果提高,高温原子扩散距离缩短,有利于固溶过程进行。SiC的添加及组织的细化使得铜模喷铸镁合金显微硬度值提高28.75%,固溶处理后晶界相的消失导致合金硬度值下降。     

工艺因素对SiCp/AZ91复合材料颗粒均匀性的影响

用半固态搅拌法成功制备出了颗粒分布均匀、孔隙率低的SiCp/AZ91颗粒增强镁基复合材料,研究了搅拌速度、颗粒尺寸、搅拌叶轮旋向、颗粒预处理工艺等因素对SiCp/AZ91复合材料中颗粒分布均匀性的影响。研究发现,颗粒预处理对分布均匀性有显著影响,经过高温预氧化处理的SiC颗粒与镁合金基体润湿性很好,在半固态搅拌制备中能有效改善颗粒与基体的界面结合和颗粒分布均匀性。在其他工艺因素一定时,颗粒粒径越大,分布越均匀;搅拌速度越低,颗粒分布越不均匀。当颗粒较小时(<50μm),搅拌叶轮的旋向对分布均匀性有重要影响。确定优选工艺参数为:上旋桨、半固态等温温度为585℃、搅拌速度为400r/min、颗粒尺寸为50μm、颗粒的体积分数为15%。     

微重力磁场对Cu-SiC_p/AZ91D复合材料组织及性能的影响

在常规和电磁模拟微重力条件下制备Cu-SiC_p/AZ91D复合材料,分析了复合材料的组织结构及相组成,并对其组织形成机理和抗摩擦磨损性能进行研究。结果表明,常规条件下制备的Cu-SiC_p/AZ91D复合材料主要由α-Mg、β-Mg_(17)Al_(12)和Mg_2Si相组成,组织晶粒较AZ91D细小,其组织均匀性差;在电磁模拟微重力条件下,Cu-SiC_p/AZ91D复合材料组织转变为α-Mg和Mg_2Si相,组织均匀性显著改善,同时晶粒得到进一步细化,硬度(HV_(4.9))增大至80.46。试验表明,模拟微重力条件制备的Cu-SiC_p/AZ91D复合材料具有更低的摩擦因数和磨损率。     

球磨时间对Mg_(17)Al_(12)合金结构与形貌的影响

用熔炼法制备了Mg17Al12合金,采用XRD、SEM及粒度测试对不同球磨时间的该合金的结构、形貌进行研究。结果表明:Mg17Al12合金经不同时间球磨后不会发生相的改变,只是衍射峰强度减弱且变宽;随球磨时间延长,合金粉体由原始棱角尖锐的碎石块变成近似球状等轴颗粒,且初始阶段粒度下降很快但粒度下降到一定程度后就不再继续减小,反而会出现团聚或吞并现象。球磨30h后的颗粒粒度分布较均匀,其平均粒度为3μm。     

β-Mg---_(17)Al_(12)相对轧制态AZ80镁合金组织和性能的影响

通过调整均匀化时长,在AZ80镁合金中获得了具有不同分布特征的β-Mg17Al12相。利用金相显微镜、扫描电镜等分析手段,研究了β相分布特征对AZ80镁合金轧制态组织和性能的影响。研究发现,β相尺寸、形貌以及分布与AZ80镁合金轧制组织中动态再结晶行为密切相关。晶界粗大的β相利于动态再结晶的发生,并形成细晶带;而β相主要以弥散细小的颗粒在晶内存在时,细晶带发育不完全,使得许多原始晶粒形成孪晶以协调变形。在420℃下保温12h的均匀化处理更利于提高AZ80镁合金板材的综合力学性能。     

压力铸造(Al_(63)Cu_(25)Fe_(12))_p/AZ91复合材料的研究

在CO2/SF6气氛保护下,采用压铸的方法将小于74μm的Al63Cu25Fe12准晶粉末注入到熔融的AZ91镁合金中,在720℃和一定的压力下保压30min,制备了新型的体积分数为10%的(Al63Cu25Fe12)p/AZ91镁基复合材料。采用扫描电镜(SEM)和能谱分析仪(EDAX)分析了复合材料中准晶颗粒与基体金属之间的反应,并且研究了复合材料不同于基体材料的热处理工艺过程和性能的关系。结果表明,在复合过程中,准晶I相出现了分解,分解出的自由Cu向基体扩散并与基体中的Al发生了反应,生成的金属间化合物分布在准晶颗粒的周围,同时Mg向颗粒中浸渗,填充到颗粒的孔隙中;复合材料具有不同于基体镁合金的固溶时效特征,需要更长的时间才能达到时效峰值;复合材料经过热挤压和热处理后的力学性能显著提高,抗拉强度从AZ91铸态材料的189.54MPa提高到359.38MPa,但塑性有所降低。     

热挤压和脉冲电流对AZ91镁合金及其复合材料显微组织和力学性能的影响

为探究SiC_p对AZ91镁合金在电脉冲处理过程中组织和性能演变规律的影响,通过在AZ91合金中添加1%(体积分数)微米级SiC_p制备了SiC_p/AZ91复合材料,联合低温正挤压和电脉冲处理对AZ91合金和SiC_p/AZ91复合材料的组织进行细化,利用光学显微镜分析显微组织的演化,测试合金和复合材料的室温力学性能。结果表明,和AZ91合金相比,添加了增强相颗粒后的复合材料挤压之后具有更高的位错密度和形变储存能,从而促进电脉冲处理时的静态再结晶过程。电脉冲处理后的AZ91合金及复合材料的屈服强度和抗拉强度分别为320、450 MPa和380、454 MPa。由于SiC_p与镁基体界面处应力集中而形成的微裂纹,导致复合材料抗拉强度增幅较小。     

Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料的影响

研究了Te变质处理对原位自生Mg_2Si/AZ91D复合材料组织与力学性能的影响,探索了变质机理。结果表明:Te变质使复合材料中初生Mg_2Si基本消失,共晶Mg_2Si数量增多,尺寸减小,并且部分共晶Mg_2Si由汉字状变成了蠕虫状和短杆状,β-Mg_(17)Al_(12)由断续的网状变成了细小的板条状、颗粒状。α-Mg基体的晶粒尺寸随Te含量的增加而减小。Te含量为0.7%时,复合材料的室温和高温(150℃)力学性能最佳。     

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.     

SiCp分散性对AlSi_7Mg/SiCp复合材料性能及组织的影响

研究AlSi_7Mg/SiCp复合材料中Si C颗粒(SiCp)分散性以及Ca含量对复合材料力学性能的影响,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等微观分析方法研究了不同Ca含量对SiCp分散性的影响。结果表明:SiCp含量在10%~15%时复合材料抗拉强度明显得到提高,当SiCp含量达到20%时复合材料抗拉强度低于母材。不同SiCp含量的拉伸试样断口均为脆性断裂,这和材料中的SiCp簇团、气孔及夹杂有关。Ca的加入会明显影响复合材料的拉伸性能及SiCp在基体中的分散性。Ca含量在0.5%~1.5%时,AlSi_7Mg/SiCp复合材料拉伸性能较好。当Ca含量达到1.5%时,基体中生成一种富含Al、Ca、Si的金属间化合物Ca_2Al4Si_3,并且金属间化合物的数量及尺度大小随着Ca含量的增加而增大,引起SiCp聚集在这些金属间化合物区域内及其边界上,这可能是因为SiCp与金属间化合物间的润湿性好于与基体的润湿性。     

(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。     

热处理对SiCp/Fe复合材料组织性能的影响

采用电流直加热动态热压烧结工艺制备了10vol%SiCp/Fe复合材料,研究了热处理对SiCp/Fe复合材料硬度、冲击性能及显微组织的影响。结果表明:正火对SiCp/Fe复合材料的硬度和冲击性能无显著影响,而通过淬火+回火热处理,复合材料的硬度和冲击性能可获得显著提高。经850℃淬火+650℃回火热处理后,SiCp/Fe复合材料维氏硬度和冲击吸收能量可达658. 4 HV5和95. 2 J,与未热处理试样相比,维氏硬度提高了29. 9%,冲击吸收能量提高了43. 6%。显微观察表明,经850℃淬火+650℃回火热处理SiCp/Fe复合材料基体显微组织为铁素体和珠光体,未见孔洞缺陷。     

Ce对AZ91镁合金铸态组织细化的影响

加入少量的Ce（0．2％-0．8％,质量分数）可明显细化α-Mg基体,随Ce量增加,合金中的β-Mg17Al12相数量减少,且由连续网状形态变为非连续分布．同时,Ce与合金中的Al结合形成针状或杆状的Al4Ce化合物．能谱分析和液淬显微组织观察表明,组织细化机制主要归结为Ce加入引起结晶界面前沿的成分过冷,增加均质形核的数量．显微组织的改善导致了合金的力学性能和腐蚀性能明显提高．     

硼对AZ91镁合金组织及性能的影响

研究了硼对AZ91镁合金显微组织和硬度的影响。结果表明:当B的加入量小于0.01%(质量分数)时,随硼加入量的增加,合金铸态组织和平均晶粒尺寸显著减小,布氏硬度明显提高;B加入量为0.01%时,合金平均晶粒尺寸由未加B的120μm细化到30μm左右;当加入量超过0.01%时,晶粒有粗化的趋势;分析认为具有密排六方结构的高熔点化合物AlB2(Tm=980℃)可作为α-Mg的异质核心,大量异质结晶核心的存在是使-αMg晶粒细化的主要原因。     

漂珠/AZ91D复合材料微观组织与性能

采用搅拌铸造法,向镁合金熔体中添加漂珠,制备了漂珠/AZ91D复合材料,研究了该复合材料微观组织的均匀性、相组成、力学性能和阻尼性能。结果表明,漂珠在基体中分布均匀,无偏聚现象。在复合材料制备过程中,漂珠与镁合金熔体发生反应并被填充,使得复合材料中有Mg_2Si和MgO相生成。与基体合金相比,复合材料的力学性能和阻尼性能均得到明显提高。复合材料的断裂是以解理断裂为主的脆性断裂,在断裂过程中漂珠壁被撕裂。复合材料的阻尼机制主要是位错阻尼和界面阻尼。