SiCW/ AZ91 镁基复合材料及AZ91镁合金的高温变形行为

利用Gleeble-1500 对SiC_W/ AZ91 复合材料和AZ91 镁合金在温度为423～723 K、应变速率为0.002～0.25s-1 、最大应变量为60 %的条件下进行高温压缩变形行为的研究。测试了其真应力-应变曲线, 观察了变形后的显微组织。结果表明: 晶须的转动和折断导致复合材料的应变软化现象较合金明显; 复合材料和合金的应变速率敏感指数(m) 和表观激活能(Q) 均随温度的升高而增大; 晶须的加入细化了晶粒, 使复合材料的m 值比合金高; 同时晶须的加入也限制了位错交滑移和晶界的迁移, 因此复合材料的Q 值比合金高; 压缩变形过程中, 合金和复合材料发生了动态回复和动态再结晶。      

界面对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料蠕变性能的影响

界面对复合材料蠕变性能的影响很大。在试验分析的基础上建立了硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料理论分析模型,利用三维有限元分析方法,系统研究了界面特性、界面上应力应变分布和短纤维位向变化对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料蠕变性能的影响。研究表明：界面特性,如厚度、模量,均对纤维最大轴应力和稳态蠕变速率有影响,当界面厚度增加,纤维最大轴应力减小而稳态蠕变速率增大;当界面模量增大,纤维最大轴应力增大而稳态蠕变速率减小,但当界面模量高于基体模量时,纤维最大轴应力和稳态蠕变速率均保持不变;纤维位向也影响轴应力分布和稳态蠕变速率,纤维在其末端界面上存在较大的应力和应变,此处容易产生微裂纹而使材料抗蠕变能力下降;界面对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料的蠕变曲线和蠕变断裂机制也有影响,其影响程度还与纤维位向有关。     

镁基复合材料高温变形研究进展

自20世纪80年代以来,不同类型(颗粒、晶须、纤维等)的增强镁基复合材料日益增多并得到了广泛的研究。镁基复合材料可设计性较强,且具备突出的力学性能与物理性能,包括低密度、高比刚度、较低的热膨胀系数、良好的阻尼性能、优异的抗震降噪能力及优良的电磁屏蔽性能等,在航空航天、军工制造、汽车电子、建筑用材及生物医用等各领域有着巨大的发展前景,被视作在先进技术领域颇具竞争力的一种轻质金属基复合材料。然而,镁及镁合金的晶体结构为密排六方型,室温下独立的滑移系相对较少,相应地,镁及镁合金具备较差的塑性加工能力。同时,作为硬质相的增强相,与基体镁合金之间的物理化学性能相差较大,存在一定的不兼容性。增强相的添入进一步恶化了镁基复合材料的塑性加工能力,这在很大程度上限制了镁基复合材料的使用。因而,开展关于镁基复合材料在高温变形等方面的研究工作十分重要。国内外关于镁基复合材料高温变形行为方面的科研工作大部分聚焦于不同的工艺参数对高温变形行为的影响、高温变形时发生的加工硬化及动态再结晶现象、建立相应的本构模型等方面。镁基复合材料常见的高温变形方式主要有五种,分别为超塑性变形、高温压缩、热循环变形、高温蠕变及高温二次变形。研究者们针对不同的高温变形方式开展了大量的研究工作,并取得了较为显著的研究成果。其中,高温压缩由于变形工艺相对简单而得到了更为广泛深入的研究。近年来,研究者们不仅探究了不同高温变形方式对镁基复合材料微观组织与性能的影响,还探究了应变量、温度、应变速率等变形条件对镁基复合材料高温变形行为的影响,更深入地探究了镁基复合材料在高温变形过程中的微观组织演变规律与相应的变形机制,结合数值分析构建了相应的本构模型,为镁基复合材料高温变形工艺的制定与优化提供了强有力的理论支持,有助于实现对镁基复合材料微观组织与性能的有效调控。本文综述了镁基复合材料高温变形的不同类型,阐释了镁基复合材料高温变形的本构方程及软化机理,并展望了今后镁基复合材料在高温变形方面的发展方向。     

Al2O3sf/AZ91D-Y镁基复合材料二次重熔及等温压缩研究

为了推动半固态加工在镁基复合材料成形中的应用,采用液态浸渗法制备出体积分数为10%的Al2O3sf/AZ91D-Y镁基复合材料,并采用等径道角挤压对镁基复合材料进行了形变诱导。再对镁基复合材料进行了二次重熔,并采用等温压缩实验对镁基复合材料在半固态下的力学性能进行了研究。研究表明:在550℃和560℃时延长保温时间有利于组织的球化,在560℃比550℃时,更加能促进晶粒的结晶球化;在相同的应变速率下,压缩变形时的峰值应力随着加热温度升高而降低;在相同的加热温度下,应变速率越大,峰值应力越大。     

织物及复合材料本构方程

近年来,许多新型的复合材料不断涌现,如纺织复合材料、热固性复合材料和热塑性复合材料等等。这些材料在航空、航天、建筑等领域得到日益广泛的应用。因此,对这些材料力学性能的研究已引起国内外高度重视。本文依据各向异性弹性理论,应用弹性力学方法,导出了织物本构方程和热固性复合材料本构方程;考虑到粘性流体的力学性能和流体不可压缩的条件,分析了粘性各向异性材料、正交各向异性材料、横观各向同性材料的力学性能。对热塑性复合材料的力学性能作了深入的研究并推导出其本构方程。     

复合材料蠕变本构关系及实验测定Ⅰ.本构关系

蠕变是复合材料最重要的力学性能之一,实验表明:复合材料在蠕变条件下的变形可以分为弹性变形、粘弹性变形和粘塑性变形.应用不可逆过程的热力学和广义变量的概念可以分析材料的蠕变变形.本文首先回顾了热力学的基本方程;基于Schapery本构关系的假设和思路推导了蠕变本构关系的一般形式,其中包括弹性变形、粘弹性变形和粘塑性变形;考虑到广义力选取的不唯一性,本文提出了广义力选取的原则以使得到的本构关系尽可能地简单;由此本文给出了复合材料的一维蠕变,各向同性复合材料的二维蠕变和纤维增强复合材料平面内的蠕变的本构关系.     

Al2O3-SiO2(sf)/Al-Si复合材料的界面结构研究

采用ＴＥＭ,ＥＤＳ,ＨＲＥＭ 等测试手段,对液体压力浸渗法制备的Ａｌ２Ｏ３－ ＳｉＯ２（ｓｆ）／ＺＬ１０９复合材料的界面结构以及界面反应机理进行了观察和分析,结果表明：多晶Ａｌ２Ｏ３－ ＳｉＯ２纤维和基体金属在复合材料的高温制备过程中发生了化学反应,产生了尖晶石ＭｇＡｌ２Ｏ４;ＭｇＡｌ２Ｏ４沿复合材料界面呈颗粒状分布,形成了非连续分布的反应结合型界面结构。     

不同含量硼酸镁晶须增强AZ91D镁基复合材料在Na_2CO_3溶液中的电化学腐蚀行为

目前,国内外对晶须增强镁基复合材料的电化学腐蚀行为鲜有报道。采用真空气压渗流技术制备了硼酸镁晶须增强AZ91D镁合金,采用电化学工作站测试了其在5%Na2CO3溶液中的开路电位和动电位极化曲线,采用扫描电镜及X射线能谱仪分析了镁基复合材料的微观腐蚀形貌及成分,研究了晶须体积分数对其耐腐蚀性能的影响。结果表明:随着晶须体积分数的增加,AZ91D镁基复合材料的耐腐蚀性逐渐提高,镁基复合材料表面生成了一层活跃的钝化膜,对基体起到了一定的保护作用。     

Al2O3sf/AZ91D镁基复合材料等径角挤压变形机制研究

为了推动半固态加工在镁基复合材料成形中的应用,采用液态浸渗法制备了增强体体积分数为5%的Al<,2>O<,3sf>/AZ91D复合材料,并采用等径角挤压对其实施变形.利用光学显微镜、扫描电镜和拉伸实验机分别对试样进行了组织观察和力学性能测试,并以此为基础探讨了复合材料在等径角挤压过程中的变形机制.研究表明:Al<,2>...     

稀土Pr对Al2O3-SiO2(sf)/Al-Si复合材料力学性能的影响

本文研究几种稀土Pr含量的硅酸铝短纤维增强铝硅复合材料在常温及200℃下的拉伸性能，并对Pr元素的影响机理进行了深入探讨。结果表明，添加Pr元素可提高复合材料的强度和塑性，而对复合材料高温性能的改善更为明显。但Pr含量有一定的范围，对室温性能有利的Pr含量在0．2％～0．3％左右，而在高温下，随Pr含量的提高，复合材料的综合性能越好。     

硅酸铝短纤维增强AZ91D复合材料的界面微观结构及力学性能

以晶化的硅酸铝短纤维（Al₂O₃-SiO₂ ）_sf为增强体、用磷酸铝为预制体粘结剂,通过挤压浸渗工艺制备了（Al₂O₃-SiO₂ ）_sf /AZ91D镁基复合材料。通过光学显微镜、TEM和HREM分析研究了复合材料的界面微观结构和界面反应产物。结果表明：用挤压浸渗法制备的硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料的界面厚度约为100 nm,界面上除有一定数量的MgO颗粒和少量的MgAl₂O₄和Mg₂Si颗粒外, 还有少量的MgP₄等反应产物存在;硅酸铝增强纤维与镁合金基体之间形成了较强界面结合,界面微观结构比较理想。力学性能测试表明,与AZ91D基体合金相比,复合材料的室温抗拉强度提高了约18%,弹性模量提高了约58%。     

Hot deformation behavior of SiCp/AZ91 magnesium matrix composite fabricated by stir casting

The uniaxial compressive deformation behavior of a 10 vol.% SiC particulate reinforced AZ91 magnesium matrix composite (SiCp/AZ91) fabricated by stir casting is investigated at elevated temperature (250–400 °C). Peak stresses and flow stresses decrease as temperatures increase and strain rates decrease. The extent of dynamic recrystallization (DRX) becomes less as temperatures decrease at 250–350 °C or strain rates increase, and recrystallization occurs mainly within the intergranular regions rich of particles. Dynamic recrystallization accomplishes at 400 °C even at the strain rate of 1 s⁻¹. An analysis of the effective stress dependence on strain rate and temperature gives a stress exponent of n = 5 and a true activation energy of Q = 99 kJ/kJ. The value of Q is close to the value for grain boundary diffusion in Mg. It is concluded that the deformation mechanism of SiCp/AZ91 composite during hot compression is controlled by the dislocation climb.     

时效对硅酸铝短纤维/ZL109复合材料滑动磨损性能的影响

研究了硅酸铝短纤维增强ZL109复合材料的时效行为及滑动磨损性能。时效处理提高了该复合材料的强度和硬度,减少了复合材料的粘着磨损,降低了摩擦系数,从而提高了复合材料的耐磨性。硅酸铝短纤维对复合材料的时效过程有重要促进作用,纤维含量越高,复合材料获得最佳耐磨性的时效温度越低,时间越短。     

原位微米/纳米TiC颗粒弥散强化304不锈钢的高温蠕变特性

以304SS不锈钢为母合金采用原位合成工艺制备微米/纳米TiC颗粒弥散强化304不锈钢(TiC-304SS强化钢),研究了强化钢和母合金的高温蠕变性能。结果表明：原位生成的TiC颗粒大多呈多边形,在母合金中均匀分布且与其良好结合。TiC颗粒的加入对强化钢的母合金晶粒有明显的细化作用。在700/100 MPa蠕变条件下母合金304SS蠕变后晶粒明显长大,且沿应力方向拉长。而TiC颗粒的加入抑制了母合金晶粒的长大,阻止了蠕变变形。显微组织和蠕变性能的结果表明,在强化钢和母合金的蠕变过程中位错的运动符合位错攀移机制。但是与304SS母合金相比,TiC颗粒的加入提高了TiC-304SS强化钢的蠕变表观应力指数和蠕变激活能。门槛应力、载荷传递和微结构的增强,是TiC-304SS强化钢的蠕变增强特征。     

稀土Pr对Al2O3-SiO2(Sf)/ZL109复合材料组织及性能的影响

本文采用挤压浸渗法 ,制得不同稀土含量的硅酸铝短纤维增强铝基复合材料。用光学显微镜观察了复合材料的铸造显微组织 ,分析了稀土含量对共晶硅组织形态的影响 ;用扫描电镜对复合材料基体中的稀土相进行了观察 ,探索了稀土相的分布位置及其形态 ;并对不同稀土含量的复合材料进行了摩擦磨损实验 ,结果表明稀土能增强复合材料的耐磨性     

Mg_2Si/AZ91D复合材料阻尼性能

以AZ91D镁合金为基体,采用搅熔铸造法将球磨后的粉煤灰漂珠颗粒加入到熔融态基体中,设置球磨漂珠质量分数(2%、6%和10%)和搅拌时间(3min和6min),成功制备了Mg2Si/AZ91D复合材料。采用金相分析、XRD分析和动态机械热分析等方法研究了铸态和固溶态Mg2Si/AZ91D复合材料的显微组织、成分及阻尼性能。研究表明:与AZ91D镁合金相比,加入球磨漂珠颗粒后制备的Mg2Si/AZ91D复合材料中生成了Mg2Si相,而且随着漂珠质量分数的增加,Mg2Si相呈现不规则形状,固溶后Mg2Si相呈现均匀块状。随着漂珠质量分数的增加,Mg2Si/AZ91D复合材料的阻尼性能越好,搅拌时间6min制备的复合材料阻尼性能高于搅拌时间3min制备的复合材料的阻尼性能,并且固溶态的阻尼性能优于铸态。在室温下,Mg2Si/AZ91D复合材料阻尼性能可用位错理论来解释。     

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...