团聚颗粒对SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生和扩展行为影响的研究

基于复合材料真实微观结构,在颗粒与基体界面引入内聚力单元,建立了4种不同颗粒团聚分布的有限元模型(均匀分布、三处团聚、两处团聚和一处团聚),研究了颗粒团聚对SiC/AZ91D复合材料裂纹萌生和扩展机制的影响。结果表明:当裂纹萌芽时,应力在基体中分布很不均匀,最大应力值出现在颗粒群尖角处,颗粒团聚程度越严重,裂纹萌生最大应力值越大;当裂纹扩展时,颗粒团聚程度越严重,基体内最大应力值越大,裂纹扩展程度越高;当裂纹完全断裂时,随着颗粒团聚程度的加剧,颗粒应力最大值逐渐增加,而基体应力最大值变化不大。颗粒团聚加速裂纹萌生扩展过程,颗粒应均匀分布于基体中。复合材料裂纹萌生扩展机制是由于SiC颗粒群边界和尖角处应力集中严重,导致基体损伤,萌生微裂纹,微裂纹沿着切应力最大方向扩展汇集成主裂纹。     

SiC颗粒增强AZ91基复合材料拉伸性能研究

针对风力发电机组摩擦材料对性能的要求,在不同的温度下,成功制备出了SiC颗粒增强的AZ91镁合金基复合材料,并且对其拉伸性能进行研究.结果表明,SiCp/AZ91复合材料的抗拉强度高于AZ91基体镁合金;在同样的烧结温度下,直径较小的SiC颗粒对复合材料的抗拉强度提高幅度较大.     

孔隙率对SiCp/AZ91D复合材料单轴压缩裂纹萌生及扩展的影响

使用内聚力模型及有限元分析方法,在含实际形貌SiC_p颗粒增强AZ91D镁基复合材料有限元模型中引入孔隙缺陷。分析不同孔隙率对SiC_p/AZ91D复合材料在单轴压缩情况下的裂纹萌生及扩展的影响。结果表明：无孔隙的SiC_p/AZ91D复合材料裂纹萌生在颗粒尖角与基体交界处,含孔隙的复合材料在基体孔隙以及颗粒尖角与基体交界处均会萌生裂纹,复合材料的孔隙率越高,其抗压强度和屈服强度越低,断裂裂纹长度越长,孔隙率的增加使得复合材料的裂纹萌生和断裂的时间提前,加速了复合材料裂纹萌生扩展直至断裂。     

颗粒尺寸对TiC/AZ91镁基复合材料力学性能的影响

建立了TiC/AZ91镁基复合材料的三维有限元模型,通过ABAQUS有限元软件研究了拉伸过程中TiC增强颗粒尺寸对TiC/AZ91镁基复合材料力学性能的影响。结果表明:对于单一尺寸颗粒TiC/AZ91镁基复合材料,TiC颗粒的失效比随着TiC颗粒尺寸的减小而增大,复合材料的屈服强度随着TiC颗粒尺寸的增大而减小;对于混杂尺寸颗粒的TiC/AZ91镁基复合材料,复合材料所受最大应力分布在该材料的小尺寸颗粒处,小尺寸颗粒所占比例越大,颗粒失效比越高。     

(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。     

AZ91D镁合金电阻点焊显微组织及裂纹分析

对1.5mm厚的AZ91D镁合金板进行交流电阻点焊,采用无水乙醇、肥皂水、水对AZ91D镁合金进行抛光,研究了其点焊接头的显微组织及显微硬度分布。结果表明,采用无水乙醇抛光时,镁合金显微组织清晰度最好,肥皂水抛光时次之,水抛光时则较前两者模糊;点焊接头由熔核区、热影响区及母材区组成;由熔核中心、热影响区至两侧母材,显微硬度先降低后又升高,以熔核中心为对称轴,两侧显微硬度近似对称分布;在熔核内发现结晶裂纹。     

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。     

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.     

单/双尺寸SiCp对AZ91D镁合金组织和性能的影响

以AZ91D镁合金和平均颗粒尺寸为10μm和10 nm的SiC颗粒分别作为基体和增强相,通过半固态机械搅拌法制备出单、双尺寸SiC颗粒增强镁基复合材料。结果显示,SiC_p体积分数为2%的10 nm SiC_p/AZ91D复合材料的抗拉强度达到198 MPa,提升了34.7%,屈服强度达到113 MPa,提升了46.7%,伸长率达到6.4%,这主要由于纳米SiC颗粒的晶粒细化作用。断裂机制表明,SiC_p/AZ91D复合材料裂纹主要沿微米SiC_p-AZ91D的界面扩展。     

AZ91HP镁合金疲劳裂纹扩展行为与断裂机理

试验分析了AZ91HP镁合金在压铸态(F)、固溶状态(T₄)和固溶-时效状态(T₆)的裂纹扩展行为,并探讨了压铸态镁合金疲劳断口组织特征与裂纹扩展机制。结果表明:压铸态AZ91HP-F疲劳裂纹扩展行为与ΔK值的大小有关,ΔK值越小,断口越平滑,ΔK值越大,断口越粗糙;裂纹扩展过程存在塑性诱发裂纹闭合效应,这一效应使得裂纹扩展的K_op值增加,ΔK_eff值减小,并使疲劳裂纹扩展速率与合金塑性有关,由于AZ91HP的塑性依T₆、F、T₄状态依次增加,导致裂纹扩展速率依次降低。     

Al_2O_（3sf）/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Al2O3sf/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：Al2O3sf/AZ91D 1道次挤压后,其基体是剪切变形后动态再结晶组织;当试样存在缺陷时,试样的变形机制除剪切变形外,同时还存在压缩变形;在等径角挤压过程中,由于试样在模具转角处的不均匀变形使得铸造缺陷消除的同时也产生了新的缺陷（裂纹）。因此,在等径角挤前应对复合材料进行密实变形,或采用低压浸渗和高压凝固复合技术,以消除制备过程中产生的铸造缺陷。     

TiC/AZ91D composites fabricated by in situ reactive infiltration process and its tensile deformation

1 Introduction Relative to aluminum matrix composites, magnesium-matrix composites are receiving interests increasingly in recent years due to their low densities and high specific properties. They are potentially attractive for the applications in aeros…     

AZ91D镁合金手汗腐蚀机理研究Ⅱ手汗液中尿素对AZ91D腐蚀的缓蚀机制

通过建立简易气体收集装置。研究了尿素存在与否时。手汗液中不同组分对AZ91D合金表面析氢动力学过程的影响．通过动电位极化曲线、电化学阻抗谱图等电化学测试手段。探讨了尿素对镁合金在手汗模拟液中的作用机制，发现尿素可在合金表面吸附。进而改变镁合金／腐蚀介质界面的界面电容及改变腐蚀体系中OH^-离子的浓度，使合金表面容易形成具有部分保护作用的MgO膜，最终减缓了手汗液对镁合金的腐蚀．当腐蚀体系存在Cl^-1时，尿素的缓蚀能力变得很弱。     

试验确定AZ91/SiC复合材料异质形核模型中决定于SiC质量分数和过冷度的晶粒密度函数

镁合金及其复合材料作为重要的轻质材料在汽车和航空工业中的应用一直引人注目.由于镁不能形成任何稳定的碳化物,SiC颗粒被大量用于增强镁基复合材料.AZ91/SiC复合材料凝固后固态晶粒密度Nv是合金液态最大过冷度AT的函数.这类函数决定于异质形核位置特征与合金中存在的SiC数量.本文的目的是为描述初生相晶粒密度与过冷度关系的模型选择参数.这一模型与基于化学元素扩散和晶界动力学的结晶模式有关,能够用于预测铸件质量及其显微组织.形核模型通常有未知确切值的参数,甚至其物理意义都是待讨论的,对试验数据进行分析之后可以获得这些参数.制备了SiC强化的AZ91合金基复合材料,其中SiC颗粒含量分别为0、1%、2%、3%和4%(质量分数).把这种复合材料铸造成具有4种厚度的试验板.从热电偶测温点附近获取数据,分析不同复合材料与不同厚度试板的过冷度及其对晶粒尺寸的影响.显微组织和热分析给出的一套数据建立了晶粒尺寸与SiC颗粒质量分数及过冷度联系,这些数据用于近似形核模型的参数调节.获得的模型在模拟复合材料显微组织方面是非常有用的.     

热处理对C/SiC复合材料纤维束中微裂纹扩展行为的影响

利用透射电镜(TEM)观察了湿氧气氛热处理对3DC/SiC复合材料纤维束中微裂纹扩展的影响规律.研究表明,在未经热处理的3DC/SiC纤维束中,微裂纹传播主要为沿纤维/界面相脱粘的单一模式;热处理后纤维束中的微裂纹形成了多种扩展模式.在经历了长达100h的保温之后,热解碳的部分有序化及其层状结构的形成是导致裂纹能量耗散模式增加的主要因素,有序结构的形成也增加了裂纹的联通和长裂纹形成的几率.     

固溶时效对半固态挤压SiC/AZ91D组织与性能的影响

为了获得综合力学性能良好的镁基复合材料,采用近液相线保温法制备10 μm 15％SiC/AZ91D(质量分数)半固态坯料进行半固态挤压后得到其复合材料,再经过415℃固溶处理24 h(T4)和进一步220℃时效处理8 h(T6).结果表明:随着固溶时效的进行,晶界处的层片状和点状Mg17Al12相溶解,然后在晶粒中二次...     

A356合金原位拉伸裂纹萌生与扩展行为分析

采用扫描电镜原位拉伸观察了电解低钛A356合金铸态下裂纹萌生与扩展特征。结果表明:铸态A356合金裂纹优先萌生于二次枝晶臂间薄弱的共晶体区、大块的共晶硅相处;裂纹的扩展主要是微裂纹易沿着共晶体与基体界面扩展,合金组织中的共晶硅相对裂纹的扩展有一定的阻碍作用,当裂纹与共晶硅颗粒相遇时,扩展方向发生偏离而转向裂纹尖端前沿处有共晶体区开裂、共晶硅相发生断裂、或与基体界面发生分离的更薄弱区。     

超声原位Al2Y /AZ91镁基复合材料流变模型研究

利用高能超声法原位制备Al2Y /AZ91镁基复合材料半固态浆料,对其半固态表观粘度进行测量,实验表明：半固态Al2Y /AZ91镁基复合材料表观粘度随固相分数和Al2Y的体积分数的增加而增大,半固态表观粘度与固相分数之间关系按指数规律变化,在相同的实验条件下,半固态表观粘度随超声功率增大而减小。在对实验数据拟合的基础上,建立了半固态Al2Y /AZ91镁基复合材料的流变模型。     

n-SiC_p/AZ91D镁基复合材料高温力学性能

采用机械搅拌和高能超声处理法制备了n-SiCp/AZ91D镁基复合材料,测试了复合材料的室温及高温力学性能。结果表明,n-SiCp的加入能显著提高复合材料的高温力学性能,当n-SiCp加入量为1.5%时,复合材料的抗拉强度和伸长率都达到最大值。随着温度的升高,复合材料的强度降低,伸长率增加。断口形貌观察表明,复合材料的断裂方式由室温下的准解理断裂转变为高温下的韧性断裂。     

TiCp/AZ91复合材料微观断裂机制的研究

对TiCp增强AZ91复合材料室温下进行拉伸试验时发现,随着复合材料中TiCp含量的增加其断口形貌发生明显变化。认为TiCp的加入,使得复合材料断裂机制发生了转变。当TiCp含量较低时,复合材料的断裂主要由β-Mg17Al12相控制,断口中韧窝明显。随着TiCp含量的增加,断裂机制转变为TiC与α-Mg/β-Mg17Al12脱粘机制即由界面控制,断口中韧窝不再明显。当TiCp含量继续增加,颗粒在基体内逐渐团聚。此时材料的断裂为TiCp团簇控制机制。实验表明,TiCp含量在6%时复合材料的抗拉强度达到最高,对应的断裂机制为界面控制机制。同时随着TiCp含量的增加复合材料硬度增加显著。