Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的组织与界面结构研究

采用光学显微镜、透射电子显微镜和X射线衍射仪研究Mg2B2O5晶须增强镁基复合材料的铸态组织及Mg2B2O5/AZ91D界面反应产物。结果表明:Mg2B2O5晶须具有孪晶结构,其孪生面和晶体生长方向分别为(202)和[010];部分Mg2B2O5晶须中存在MgB4O7颗粒相;在基体晶界与Mg2B2O5晶须之间存在等轴状Mg2Si相;Mg2B2O5/AZ91D界面处存在厚度不均匀的MgO和MgB2相界面层。尽管Mg2B2O5、MgO和MgB2之间没有确定的晶体学位相关系,但在特定Mg2B2O5晶须表面观察到(202)Mg2B2O5//(002)MgO,[010]Mg2B2O5//[110]MgO和(002)MgO//(0001)MgB2,[110]MgO//[2110]MgB2取向关系。最后,讨论Mg2B2O5晶须对复合材料组织结构和性能的影响。     

硼酸盐晶须增强金属基复合材料的界面结构及其优化

综述了Al18B4O33 晶须(Al18B4O33w)和Mg2B2O5 晶须(Mg2B2O5w)增强铝、镁基复合材料的国内外研究概况,着重介绍了该复合材料的界面结构及其取向关系、界面产物形成机理以及采用晶须涂层方法优化晶须/基体界面结构等方面的研究进展,并对硼酸盐晶须增强铝、镁基复合材料研究中存在的问题及某些需要深入研究的方向提出了一些看法.     

涂覆及未涂覆Mg_2B_2O_(5w)晶须的6061Al合金干摩擦行为研究

制备了未涂覆、涂覆Cu O和涂覆Zn O的硼酸镁晶须(Mg2B2O5w)增强的6061Al铝基复合材料,研究了外加载荷和滑动速度对6061Al合金以及复合材料的摩擦磨损性能的影响。结果表明,在相同条件下,涂覆Zn O涂层、Cu O涂层、未涂层晶须增强的铝基复合材料和6061Al合金磨损率依次增大;随着载荷和滑动速度的增加,6061Al合金和复合材料的摩擦系数均有下降的趋势,磨损率随之减小。     

硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料的干摩擦磨损行为(英文)

研究搅拌铸造工艺制备的硼酸镁晶须增强6061铝基复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损性能。复合材料的体积分数为2%,根据增强体种类,材料分别记为:Al基体、Mg2B2O5w/6061Al、ZnO/Mg2B2O5w/6061Al和CuO/Mg2B2O5w/6061Al;讨论磨损速率和摩擦因数之间的关系。结果表明:在4种材料中,ZnO/Mg2B2O5w/6061Al复合材料的磨损率最低。随着载荷和滑动速度的增大,基体和复合材料的摩擦因数和磨损率降低,摩擦磨损机制由轻微磨损机制转向严重磨损机制。     

MgO/Mg_2Si增强Mg-Li基复合材料的界面结构

通过液态原位反应合成制备MgO/Mg2Si增强Mg-Li基复合材料,利用TEM对增强相形态及界面结构进行了观察。实验结果表明,复合材料中增强粒子与基体界面结合良好,无反应物生成。确定了增强粒子与基体的界面取向关系,MgO与基体α相的晶体学关系为[100]MgO‖[4043]α,(011)MgO‖(1210)α;Mg2Si与基体β相的晶体学关系为[310]Mg2Si‖[411]β,(131)Mg2Si‖(001)β。     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料的室温及高温性能

用真空气压渗流技术制备了Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料,Mg2B2O5晶须在基体中均匀分布,材料无气孔缺陷,组织致密。硼酸镁晶须增强镁基复合材料具有细化的组织结构,弹性模量和抗拉强度相比镁合金有显著的提高、热膨胀系数明显降低。同时,对材料进行随着温度升高的力学性能测试,结果表明:复合材料的弹性模量、拉伸强度和规定非比例强度σ0.2随着温度的升高而降低,在超过225℃的服役条件下较室温条件下的强度和弹性模量大幅度下降,但塑性成形能力有所提高。     

Mg2B2O5w/AZ91D镁基复合材料的界面结构及其形成机理

采用X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对萃取Mg2B2O5w的物相、表面元素化学状态变化及Mg2B2O5w/AZ91D复合材料界面反应产物进行了研究.结果表明:Mg2B2O5w/AZ91D界面处存在厚度不均匀的MgO和MgB2相界面层;MgO的形成主要与复合材料制备过程中晶须表面上的吸附氧有关,而界面产物MgB2则应来源于Mg2B2O5w分解产物B2O3与基体中Mg的反应;Mg2B2O5w、MgO和MgB2之间通常没有确定的晶体学位相关系,但在特定Mg2B2O5w表面观察到(202)Mg2B2O5w//(002)MgO,[010]Mg2B2O5//[110]MgO和(002)MgO//(0001)MgB2,[110]MgO//[2110]MgB2取向关系.     

热处理对Mg_2B_2O_(5w)/6061Al复合材料组织和性能的影响

研究了单级固溶及峰值时效处理对粉末热挤压法制备5 vol%Mg2B2O5w/6061Al复合材料组织和力学性能的影响。结果表明:经粉末热挤压制备的材料,晶须分布相对均匀,但长径比显著降低,材料主要由α(Al)、Mg2B2O5w和Mg2Si相为主;热挤压态复合材料经固溶时效(510℃×1 h+160℃×9 h)处理后,晶粒内部析出大量的β'相;拉伸强度、屈服强度和伸长率分别为357.6 MPa、205 MPa和8.77%,相比挤压态复合材料,拉伸强度和屈服强度分别提高了81%和78%;拉伸断口分析表明,材料的失效形式以基体的韧性断裂和晶须团聚体的脆性开裂为主。     

MgO/Mg2Si增强Mg-Li基复合材料的界面结构

通过液态原位反应合成制备MgO/Mg2Si增强Mg-Li基复合材料,利用TEM对增强相形态及界面结构进行了观察.实验结果表明,复合材料中增强粒子与基体界面结合良好,无反应物生成.确定了增强粒子与基体的界面取向关系,MgO与基体α相的晶体学关系为[100]MgO//[40（￣4）3]α,（011）MgO//（（￣1）2（￣1）0）α;Mg2Si与基体β相的晶体学关系为[310]Mg2Si//[411]β,（1（￣3）（￣1））Mg2Si//（001）β.     

Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料的制备及其性能研究

采用硅酸铝纤维和镁合金制备出结构紧密的Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料.适宜的挤压铸造工艺为:预制体温度650 ℃、模具温度550 ℃、浇注温度760 ℃和压力30～50 MPa.XRD、SEM、EDS和OM等分析结果表明,复合材料主要由Mg、β-Mg17Al12、MgO、AlPO4、3Al2O3·2SiO2和Mg2Si等结晶相组成;镁与硅酸铝纤维反应生成MgO和汉字状Mg2Si等产物;基体镁与硅酸铝纤维的界面形成比较紧密的结合层.与镁合金相比,复合材料的硬度和油摩擦性能有较大提高.     

Effect of Extrusion Forming on Compressive Strength of Al_(18)B_4O_(33)w/Mg Composites

The aluminum borate whisker reinforced magnesium matrix composites (Al18B4O33w/Mg) were fabricated by pressure infiltration technique and extrusion-vacuum infiltration technique respectively to study the effect of extrusion forming on their mechanical behaviors. The microstructure of the composites was observed by scanning electron microscopy. The compressive strength was investigated and compared with that of the matrix alloy AZ91D. The results show that the extrusion forming could cause fracture of the wh...     

(SiCW+B4Cp)/MB15 Mg基复合材料的微观结构

利用高分辨电镜研究了(SiCw+B4Cp)/MB15 Mg合金基复合材料的微观结构.SiC晶须的表面附着呈截角八面体形状的MgO纳米颗粒.此外,MgB2和MgO共生在SiC晶须的表面,三者之间存在固定的晶体学取向关系[110]SiC∥[110]MgO∥[1120]MgB2和(111SiC∥(111MgO∥(0001MgB2.MgB2相呈六角盘状几何外形,在Mg合金中其界面能的各向异性显著.此外,还发现了SiC和Mg存在的一种晶体学取向关系[111]siC∥[0001]Mg和(202)siC∥(1120)Mg.研究结果表明,在Mg合金复合材料中,SiC比B4C更加稳定.     

硼酸镁晶须增强镁基复合材料高温蠕变性能

通过高温蠕变试验并对微观组织及蠕变断口形貌进行了观察,研究了硼酸镁晶须增强镁基复合材料在高温下的蠕变性能.结果表明,高温对AZ91D合金的抗蠕变性能具有很大的影响.硼酸镁晶须增强镁基复合材料在300℃、30 MPa下的蠕变寿命达到了约24 h,而基体合金只有6 h,说明硼酸镁品须对基体合金的增强作用明显.硼酸镁晶须增强镁基复合材料比基体镁合金的蠕变速率低2～3个数量级.发现了沿晶滑移和由于晶须拔出导致与基体结合的松动而产生的部分镁合金整体脱落是复合材料蠕变破坏的主要原因.     

ZrB2/Al2O3 composite powders prepared by self-propagating high-temperature synthesis

Self-propagating high-temperature synthesis（SHS） method was used to synthesize ZrB2/Al2O3 composite powders from B2O3-ZrO2-Al system. X-ray diffractometry（XRD） and scanning electron microscopy（SEM） analyses show the presence of ZrB2 and Al2O3 as the primary phases in the composite powders, while the presence of a very small amount of ZrO2 is thought to be unreacted zirconium oxide. Transmission electron microscopy（TEM） and high resolution electron microscopy（HREM） observations of microstructure of the composite powders indicate that the interfaces of ZrB2/Al2O3 bond well without any interracial reaction products. It is proposed that the good interfacial bonding of composite powders results from the ZrB2 particles crystallizing and growing on the Al2O3 particles surface with surface defects acting as nucleation centers.     

搅拌摩擦加工制备NiTip/WE43镁基复合材料

本研究提供了一种采用搅拌摩擦加工（FSP）制备NiTi颗粒增强WE43镁基复合材料的有效手段。采用SEM结合EDS对FSP试样的微观结构进行了研究，采用XRD进行了物相分析。结果表明，制备的复合材料具有形状记忆效应。较低的加工温度有效地阻止了NiTi颗粒与Mg基体在FSP过程中的界面反应。无论粒径大小，在FSP后，NiTi颗粒都均匀分布在Mg基体中。此外，与Mg基体相比，NiTi/WE43复合材料的屈服强度、极限拉伸强度和延伸率分别降低了33%、12%和18%。随着加入的NiTi颗粒尺寸的增大，该复合材料拉伸强度和延伸率均降低。复合材料的失效机理是颗粒之间的界面开裂以及增强颗粒的断裂。     

原位生成Al2O3增强Al-4Mg基复合材料中的Al2O3/Al位向关系

综合搅拌铸造法和原位反应制备了Al2O3颗粒增强Al-4Mg基复合材料，并对制备的Al-4Mg基复合材料进行了透射电镜(TEM)观察分析，发现Al2O3／Al之间不存在固定的位向关系，但存在如下优先的位向关系：(1210)Al2O3∥(111)Al，[1012]Al2O3∥[112]Al，[2021]Al2O3∥[101]Al．     

Interfacial Characteristic of as-Deformed SiCp-Reinforced Magnesium Matrix Composite

The （submicron ＋ micron） SiCp-reinforced magnesium matrix composite was fabricated by stir casting. After the application of forging and extrusion, the interface between SiCp and Mg in the composite was investigated by transmission electron microscopy. Results show that the interfacial characterization was different at the interfaces of micron-SiCp/Mg and submicron-SiCp/Mg. While most interfaces between micron-SiCp and Mg were clean, the precip- itated Mg17A112 phase as well as dispersedly distributed nano-MgO particles was observed at some interfaces. Unlike the interface between micron-SiCp and Mg, no interfacial reaction product was found at the interface between submicron-SiCp and Mg in the present study. Besides, the specific orientation relationships were found at the interfaces between submicron- SiCp and Mg, which was thought to have developed during hot deformation process. At the fracture surface of the composite, the microcracks were found at the interface between micron-SiCp and Mg, while the interfacial bonding between submicron-SiCp and Mg was very well.     

挤压变形对SiCw/ZK51A镁基复合材料组织和性能的影响

利用透射电镜、扫描电镜和拉伸试验等实验方法,研究了铸态和挤压态ＳｉＣｗ／ＺＫ５１Ａ镁基复合材料的组织与力学性能。结果表明,挤压铸造ＳｉＣｗ／ＺＫ５１Ａ复合材料经等温热挤压后,其力学性能有很大提高。主要原因是：挤压变形能消除铸造缺陷,增强ＳｉＣ晶须与ＺＫ５１Ａ镁合金基体的界面结合,使复合材料中ＳｉＣ晶须发生定向分布,沿挤压方向呈准一维分布特征,晶须的增强承载能力得到充分发挥。