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。     

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。     

纳米SiC颗粒增强镁基复合材料的动态断裂行为研究

采用机械搅拌与高能超声处理相结合的分散法制备了纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基复合材料(n-SiCp/AZ91D),利用动态SEM原位拉伸方法研究了纳米复合材料的断裂行为.结果表明:微裂纹主要在晶界上的β-Mg17Al12处萌生,并沿着晶界上的脆性相不断开裂和连接向前扩展,由于颗粒和界面的阻碍,裂纹扩展路径较长.AZ91D合金的裂纹也主要沿着晶界上的脆性相不断向前扩展,但裂纹扩展路径比较平坦,AZ91D合金在加载初期就萌生出大量的裂纹.     

纳米SiC颗粒增强AZ91D复合材料的制备及性能

利用高能超声辅助法制备纳米SiC颗粒(n-SiCp)增强AZ91D镁基复合材料(n-SiCp/AZ91D),并对其显微结构和室温力学性能进行测试分析。结果表明:纳米SiC颗粒的加入能够起到细化晶粒的作用,纳米颗粒在基体中的分布比较均匀,超声波辅助技术能够有效地分散纳米颗粒,在重力铸造下所制备的复合材料的抗拉强度、屈服强度和硬度均高于基体,尤其是屈服强度较基体提高了57%。     

粉末冶金法制备WC/AZ91镁基复合材料的力学性能与微观组织的研究

采用粉末冶金法成功制备了不同质量分数碳化钨(WC)颗粒增强的AZ91镁基复合材料,对WC/AZ91镁基复合材料力学性能与微观组织之间的关联性进行了分析。结果表明,加入2wt%WC的镁基复合材料表现出良好的综合性能,其拉伸屈服强度、压缩屈服强度和硬度分别高达365 MPa、453 MPa和115 HB,与AZ91基体合金比较均有不同程度的改善。除此之外,复合材料还呈现出较好的塑性。     

SiC及Cu-SiC颗粒增强镁基复合材料的制备及性能

利用化学镀法制备了Cu包覆SiCp,研究了SiCp及Cu-SiCp增强镁基复合材料(SiCp/AZ91D和Cu-SiCp/AZ91D)的性能。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪及UTM4304电子万能试验机分析测试了镁基复合材料的组织结构,相组成及力学性能。结果表明,SiC颗粒增强镁基复合材料主要由α-Mg和Mg2Si相组成,SiC镀Cu后能够进一步细化晶粒,同时在Mg2Si相周边出现层片状的α+β相。SiCp/AZ91D和Cu-SiCp/AZ91D复合材料的力学性能显著高于AZ91D基体合金,Cu-SiCp/AZ91D复合材料的的抗拉强度达195.7 MPa。室温拉伸时,AZ91D合金表现为典型的脆性断裂特征,而SiCp/AZ91D和Cu-SiC/AZ91D复合材料表现为韧性断裂及部分准解理断裂。     

SiC_p尺寸对AZ91D镁基复合材料显微组织和力学性能的影响

采用搅拌铸造法制备了不同尺寸的SiCP增强AZ91D镁基复合材料,并对其显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,当SiCp加入量为2%,SiC颗粒尺寸为0.5μm时,SiCp/AZ91D镁基复合材料晶粒细小,分布均匀。复合材料的抗拉强度达到150.6 MPa,与AZ91D基体相比提高了57.6%,但伸长率有所降低。     

高能超声法制备SiCp／AZ91D纳米复合材料

采用高能超声法制备纳米SiC颗粒增强AZ91D镁基纳米复合材料.高能超声能够使纳米级陶瓷颗粒在镁合金熔体中有效分散,所制备的复合材料抗拉强度和屈服强度等力学性能比基体有所提高.其中所用SiC颗粒粒径在40 nm左右,在0.5%的添加量下复合材料可以获得较好的性能,铸态条件下抗拉强度超过200 MPa.     

原位反应自发渗透法TiC／AZ91D镁基复合材料及AZ91D镁合金的拉伸变形与断裂行为

利用原位反应自发渗透技术合成了47．5％碳化钛TiC（体积分数，下同）增强AZ91D镁基复合材料，对比研究了该复合材料与铸态镁合金AZ91D基体的室温与高温拉伸变形行为，观察了拉伸断口微观组织形貌，并分析了这两种材料的断裂特征。结果表明，TiC／Mg复合材料具有良好的高温力学性能，在拉伸变形速率为0．001s^-1以及温度为723K，时其拉伸强度可达91．1MPa，而此时相同变形条件下的铸态AZ91D镁合金拉伸断裂强度只有41．1MPa，增幅达120％。而在室温下，镁基复合材料的拉伸断裂强度仅高出基体铸态镁合金23．4％。镁基复合材料的断裂应变较低，高低温时均表现为脆性断裂；而镁合金则由室温下的脆性断裂向高温下的韧性断裂过渡。     

挤压铸造SiC_p/AZ91D镁基复合材料的试验研究

以AZ91D镁合金和平均颗粒尺寸为0.5μm的SiC颗粒分别作为基体和增强相,通过全液态搅拌铸造法和挤压铸造法结合制备出SiC颗粒增强镁基复合材料。力学性能测试结果显示:当模具温度为200℃、保压时间为15 s时,SiCp/AZ91D镁基复合材料抗拉强度最高为157 MPa;金相显微组织显示,碳化硅颗粒可作为镁合金凝固时异质形核的中心,也可能会随着凝固时固液界面的推移,使SiC颗粒处于晶界处;存在SiC颗粒团聚现象,这是其抗拉强度降低的原因;SiCp/AZ91D镁基复合材料在室温下拉伸时的断口形貌呈现脆性断裂特征;热处理工艺为固溶处理温度420℃,保温20 h空冷,时效处理温度200℃,保温8 h空冷,经过热处理后,镁基复合材料的抗拉强度均有所提高,最高可提高48.95%。     

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。     

碳纳米管(CNTs)增强AZ91镁基复合材料组织与力学性能研究

采用低温粉末冶金及热挤压工艺制备了具有超细晶组织的0.1%CNTs/AZ91 (质量分数)镁基复合材料。通过SEM、XRD、TEM对镁基复合材料的微观组织进行了表征,并对其室温力学性能进行测试。结果表明:CNTs在复合材料中分布均匀,CNTs的加入使得复合材料的晶粒尺寸从0.552μm细化到0.346μm,并促进了β相的析出,同时弱化了基面织构。复合材料的抗压强度和屈服强度分别达到了617和445 MPa,较基体提高了8.8%和7.2%;其抗拉强度和屈服强度分别达到了393和352 MPa,与基体相比分别提高了4.5%和6.0%。对强化机制进行分析,发现细晶强化和载荷传递是0.1%CNTs/AZ91复合材料的主要强化机制。     

粉末冶金法制备SiC颗粒增强AZ81镁基复合材料性能研究

研究了粉末冶金法制备SiC颗粒增强AZ81镁基复合材料的力学性能及力学性能变化的机理。实验结果表明，与AZ81基体相比，通过加入一定合适体积的SiC颗粒，SiCp／AZ81复合材料的拉伸强度、断裂韧性、硬度均有了较大提高，其最大值分别达到271．61MPa，5．96MPa·m^1/2，2．52GPa。     

超声化学原位合成（Al3Zr＋ZrB2）／A356复合材料的力学行为

利用超声化学熔体原位反应技术合成颗粒增强(Al3Zr ZrB2)/A356复合材料,通过SEM原位拉伸实验及其断裂表面研究分析复合材料的断裂行为。结果表明,复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到403.61MPa、343.98MPa和8.9%,较未施加超声作用的复合材料分别提高16.09%、12.9%和32.83%;复合材料的室温拉伸断口SEM形貌表现出明显的韧窝断裂特征,为塑性断裂。裂纹的萌生机制主要有基体在滑移过程中的位错作用机制、内生Al3Zr和ZrB2颗粒脱落或破碎形成的空穴成核机制和基体缺陷诱发机制;由于内生增强颗粒微观分布上的不均匀性,当主裂纹扩展前方遇到颗粒密集区时,其扩展方向偏向颗粒贫化区,绕过颗粒密集区,并沿颗粒富集区与贫化区的界面向前扩展、延伸,形成宏观裂纹。     

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。     

SiCp/AZ61镁基复合材料制备工艺和性能的研究

研究了三种不同铸造工艺条件下镁基复合材料的组织结构,并对其硬度进行了测定。结果表明:与全液态铸造法和半固态铸造法相比,搅熔铸造制备的SiCp/AZ61镁基复合材料,其增强相SiC颗粒分布均匀,气孔率较少,是一种较理想的金属基复合材料制备工艺。未增强的AZ61基体镁合金的维氏硬度高于其半固态坯料的维氏硬度;而SiCp/AZ61镁基复合材料的维氏硬度明显高于基体的维氏硬度,并随着SiC颗粒体积分数的增加其复合材料的维氏硬度不断提高。     

高性能碳纳米管增强AZ91D镁基复合材料的制备（英文）

采用球磨加搅拌铸造工艺制备了CNTs(质量分数为0.1%)增强的AZ91D镁基复合材料。通过光学显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和室温拉伸试验对复合材料进行表征和分析。结果表明:碳纳米管在镁基体中分散很均匀,并且复合在基体中的碳纳米管结构较完整。与AZ91D基体相比,复合材料屈服强度和伸长率分别提高了47.2%和112.2%。碳纳米管在基体中的均匀分散且与基体形成的强界面结合使复合材料屈服强度和伸长率同时得到了提升。此外,晶粒细化和基体中均匀分散的β相(Mg_(17)Al_(12))也有助于复合材料力学性能的提高。     

真空热压法制备2024Al/Gr/SiC复合材料的显微组织和力学性能（英文）

采用真空热压法制备了2024Al/Gr/SiC复合材料,其中SiC颗粒和鳞片状石墨(Gr)的体积分数分别为5%~10%和3%~6%。采用光学显微镜、扫描电镜、硬度和拉伸性能测试研究SiC颗粒和石墨对分别经160、175和190°C时效处理后复合材料显微组织和力学性能的影响。结果表明:加入SiC颗粒和石墨能明显加速第二相时效析出,但SiC颗粒对时效行为的影响比石墨大。复合材料的拉伸强度和伸长率随着SiC颗粒和石墨含量的增加而降低,石墨对伸长率的影响比SiC颗粒更大。2024Al/3Gr/10SiC复合材料在165°C时效8 h时的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为387 MPa,280.3 MPa和5.7%。2024Al/Gr/SiC复合材料的断裂机制为基体韧性断裂和复合相颗粒与基体间撕裂断裂。     

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。     

Al-Zr(CO_3)_2体系反应合成复合材料的力学性能与断裂行为①

利用Al Zr(CO3)2原位反应体系,采用熔体反应法制备了(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料。XRD及SEM分析显示:原位反应生成的颗粒为Al3Zr和Al2O3,颗粒细小并均匀分布在基体中。拉伸实验表明:(Al3Zr Al2O3)p/Al复合材料的抗拉强度和屈服强度随颗粒含量的增大显著提高,当颗粒体积分数为10%时,复合材料的抗拉强度和屈服强度分别为148.3MPa和110.5MPa,但延伸率先上升后下降。原位拉伸研究表明:复合材料拉伸过程中裂纹的萌生及扩展机制可从两方面得到解释:滑移过程中的位错作用机制以及颗粒脱粘和破碎形成的"孔洞"成核与长大机制。