碳纳米管和石墨烯纳米片复合增强AZ91镁基复合材料组织与力学性能

目的 解决纳米碳材料在镁基体中分散难的瓶颈问题,制备出力学性能优异的镁合金复合材料。方法 采用超声工艺将质量分数为3.0%的碳纳米管插入到质量分数为0.5%的石墨烯纳米片的片层之间,添加到AZ91镁合金基体中,借助粉末冶金技术+热挤压工艺制备了0.5%GNS+3.0%CNTs复合增强的镁基复合材料。采用光学显微镜和透射电子显微镜观察和分析了复合材料的显微组织和界面结合。测试了复合材料的力学性能,并利用扫描电子显微镜观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果 复合材料的屈服强度、伸长率和显微硬度分别为（274±5.0）MPa,（8.4±0.2）%,HV（90.5±1.8）,与基体合金相比,分别提高了63.1%,20.0%,20.1%。结论 GNS+CNTs的加入有效细化了基体合金的晶粒组织,且与镁基体形成了较好的界面结合,促使细晶强化、应力转移强化等各种强化机制的共同作用,使复合材料力学性能显著提高。     

Nd对AZ91镁合金组织和高温力学性能的影响

研究了Nd对AZ91镁合金组织和高温力学性能的影响.结果表明,稀土Nd(1%～4%(wt))的加入明显细化了AZ91镁合金的铸态组织,减少了β(Mg17Al12)相的析出.随着稀土Nd含量的增加,室温、150℃和250℃等3个温度下的强度都是先升后降,Nd含量为1%时合金的强度均达到最大值,特别是150℃下其强度高达203MPa;Nd含量的增加对AZ91镁合金的延伸率影响规律也是先升后降,高温下当Nd含量为2%时合金的延伸率达到最大值,表现出良好的韧性,同时也具有较高强度.     

石墨烯纳米片增强铝基复合材料的动态力学行为

采用压制-烧结-热挤压工艺制备石墨烯纳米片(GNFs)增强铝基(Al)复合材料,并对其进行压缩性能测试。结果表明:GNFs/Al复合材料是应变率敏感材料,当应变率从10^-3s^-1提高至3×10~3s^-1时,复合材料的强度明显提高;而当应变率继续提高至5×10~3s^-1时,由于材料内部发生热软化,复合材料的强度反而表现出少许下降。动态压缩后复合材料中铝基体发生动态再结晶,且应变率越高,动态再结晶越显著;增强相GNFs则发生扭曲变形后仍保持完整结构且与基体间保持原子间结合。因此,GNFs/Al复合材料具有良好的动态压缩塑性。     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

搅拌铸造法制备短碳纤维/AZ91复合材料的组织与性能

采用搅拌铸造法制备了不同体积分数（10vol%、15vol%、20vol%）的短碳纤维增强镁基（CF_s/AZ91）复合材料,并选取了三个挤压比和两个挤压温度对其进行热挤压变形,采用光学显微镜（OM）、SEM和TEM对CF_s/AZ91复合材料的显微组织进行了观察,并测试其室温力学性能及阻尼性能。研究结果表明,热挤压能够有效降低CF_s/AZ91复合材料气孔率;在热挤压过程中,纤维沿挤压方向定向排列,同时基体发生动态再结晶。随着挤压温度及挤压比的增大,晶粒呈现等轴状,组织更加均匀。CF_s/AZ91复合材料经过挤压后,其力学性能得到提高,屈服强度和抗拉强度随挤压比和CF_s体积分数的增大而增大,然而CF_s纤维在热挤压后发生明显断裂,限制了挤压态复合材料强度的进一步提升。低温低挤压比条件下,CF_s/AZ91复合材料具有较好的阻尼性能,随着挤压比及挤压温度的升高,CF_s/AZ91复合材料室温及高温阻尼性能均有所降低。      

石墨烯增强铝基纳米复合材料的研究

采用球磨和粉末冶金方法成功制备出石墨烯增强铝基纳米复合材料,命名为铝基烯合金。首次发现石墨烯纳米片的添加在保持材料良好塑性的同时,显著提高了其强度。利用OM,SEM和TEM对铝基烯合金微观组织结构进行表征,并测试其拉伸性能。结果表明:石墨烯纳米片均匀分布在铝合金基体中,与基体形成良好的结合界面,且石墨烯纳米片与铝合金基体未发生化学反应,并保留了原始的纳米片结构;铝基烯合金中石墨烯纳米片含量为0.3%(质量分数)时,铝基烯合金的平均屈服强度和抗拉强度分别达到322MPa和454MPa,较未添加石墨烯纳米片的合金分别提高58%和25%,且伸长率略有提高。基于石墨烯纳米片特殊的二维褶皱结构,讨论铝基烯合金的增强增韧行为。     

搅拌摩擦加工对AZ31镁合金微观组织及力学性能的影响

采用搅拌摩擦加工技术(Friction stir processing,FSP)对AZ31镁合金板材进行了单道次加工,研究了加工区域微观组织对力学性能的影响。结果表明,相同前进速度下,旋转速度升高,平均晶粒尺寸增大。搅拌摩擦加工后,晶粒尺寸和织构变化显著影响AZ31镁合金的力学性能,平均晶粒尺寸越大,越易发生孪生变形。织构类型主要包括基面织构和纤维织构。基面织构位于软位向时,屈服强度降低,但纤维织构会弱化基面织构对力学性能的影响。     

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...     

石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

分别通过超声共混法和原位还原法制备了石墨烯/环氧树脂复合材料。利用X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构进行了表征,并对其力学性能进行了测试。结果表明,原位还原法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料中,氧化石墨烯已经被成功地还原为石墨烯,并且石墨烯具有良好的分散性。力学性能测试结果表明,两种方法制备的复合材料的力学强度较纯环氧树脂明显提高。当石墨烯的量为m(GO)/m(EP)=0.3/100时,超声混合法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别最大提高约29.2%和1.4%;而原位还原法制备的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别最大提高约40.5%和9.4%。     

Si对AZ91D镁合金显微组织与力学性能的影响

利用光学金相显微镜OM和XRD分析了加入微量Si的AZ91D合金显微组织和相组成,测试了合金室温拉伸力学性能和硬度,利用SEM分析了合金拉伸断口形貌.结果表明,加入一定量Si后AZ91D合金组织中形成汉字状Mg2Si相,富集于固液界面前沿,阻碍α-Mg基体的自由长大,从而细化合金铸态组织;汉字状Mg2Si相的存在导致合金力学性能的降低;AZ91D合金室温拉伸断口是以解理断裂为主的脆性断裂,加入Si后,断裂常发生于α-Mg基体和汉字状Mg2Si相间的界面处.     

T4 热处理对石膏型 AZ91 铸造镁合金组织和性能的影响

用石膏型熔模铸造技术,成功制备了AZ91镁合金铸件.用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)以及电子万能实验机等,研究了AZ91镁合金铸态及T4热处理态的显微组织演变和力学性能.结果表明,分布在铸态AZ91镁合金晶界的网状β-Mg17Al12相在T4热处理过程中逐渐溶解,铸态和T4热处理态中均存在大量的A18Mn5化合物,T4处理后,其力学性能显著提高.     

热挤压AZ91D镁合金边角料组织和性能的研究

采用热挤压工艺直接热挤出AZ91D镁合金边角料,研究挤压温度对挤压成形镁合金组织和性能的影响,并讨论其断裂行为.结果表明:在450℃热挤压时,晶粒尺寸均匀,组织中已不存在原始边角料之间未打碎的结合面,边角料之间结合较好;在350～450℃之间热挤出时,AZ91D镁合金随挤压温度的升高,抗拉强度和延伸率均增加,当挤压温度...     

挤压对AZ91铸造镁合金力学性能的影响

对挤压变形前后的AZ91镁合金进行了微观组织和力学性能研究.结果表明:挤压成形后合金的抗拉强度和塑性均得到提高;孪晶的产生,导致挤压合金室温压缩的应力-应变曲线上有屈服平台出现;晶粒尺寸强烈影响合金的强度.室温时,挤压合金的流变强度较铸态的高,而高温压缩的强度则较铸态的低.     

消失模铸造AZ91镁合金的研究

研究了ZA91镁合金消失模铸造时铸件的厚度,位置和真空度对铸件质量,组织及力学性能的影响,真空度是决定铸件质量的一个关键的工艺因素,无真空时浇注铸件易产生浇不足缺陷,但真空度过大又会导致形成粘砂和气孔等缺陷,真空浇注射明显细化组织,但真空度进一步增大时细化效果野 不明显,铸件显微组织具有很大的壁厚效应,然 位置对组织的影响与是否采用抽真空措施有关,铸件壁厚较小时,铸件的力学性能总体较差,断裂源自Mg/Mg17Al12界面、且主要是以解决理形式的脆性断裂。     

AZ31镁合金不同挤压速度下的组织演变及力学性能研究

目的 针对AZ31镁合金材料在挤压成形过程中变形较为困难的问题,研究AZ31镁合金在不同挤压速度下的微观组织和力学性能演化规律。方法 采用DEFORM–2D软件对0.5、3、12、20 mm/s这4种挤压速度下材料挤压变形过程中的材料流动趋势、应变场、应力场和温度场等进行数值模拟和分析。结果 AZ31镁合金材料的挤压温度场随着挤压速度的增加显著升高,不同速度挤压后坯料的温度模拟值与实验结果实测值的变化趋势吻合。随着挤压速度的增大,材料的晶粒尺寸先增大后减小,0.5、3、12、20 mm/s这4种速度挤压后的晶粒尺寸分别为1.0、0.9、1.4、1.1 μm,变形材料的加工硬化率呈现出先增大后减小的趋势。在0.5 mm/s的挤压速度下,材料内部的微观组织均匀性较差,然而强度较高,抗拉强度约为416 MPa;在挤压速度为12 mm/s时,合金的晶粒组织最均匀,同时其综合力学性能较好,屈服强度为220 MPa,伸长率为17.3%,其加工硬化率也达到最大,为0.184。结论 通过DEFORM数值模拟能够为镁合金挤压变形提供指导。对于镁合金挤压变形,采用较低的挤压速度(约0.5 mm/s)对AZ31镁合金进行挤压变形,能够获得强度较高、伸长率相对偏低的挤压棒材,采用较高的挤压速度(约12 mm/s),则更有利于获得综合性能优良的镁合金挤压棒材。     

Microstructure of Cu-based Amorphous Composite Coatings on AZ91D Magnesium Alloy by Laser Cladding

To improve the sliding wear resistance of AZ91D magnesium alloy,Cu-based amorphous composite coatings made of Cu47Ti34Zr11Ni8 and Cu47Ti34Zr11Ni8+20 wt pct SiC powders were fabricated on AZ91D magnesium alloy by laser cladding,respectively.SEM(scanning electron microscopy),EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy),XRD(X-ray diffraction) and TEM(transmission electron microscopy) techniques were employed to study the phases of the coatings.The results show that the coatings mainly consist of amorphous phase a...     

AZ91D镁合金表面熔盐置换扩散涂层组织及耐腐蚀性能研究

采用AlCl3-NaCl熔盐自发置换扩散工艺在AZ91D镁合金表面制备镁铝金属间化合物涂层,并利用开路电位、电化学阻抗方法对镁合金及熔盐置换扩散改性处理试样在3.5%(质量分数)NaCl溶液中的腐蚀行为进行比较研究。结果表明:熔盐自发置换扩散铝涂层在温度为400℃,保温8h的工艺条件下呈现出了明显的分层结构特征。根据组织结构不同,可将其分为:颗粒状形貌的外层和具有网状结构的内层;经表面熔盐自发置换扩散处理后的镁合金试样,腐蚀电位比未改性的AZ91D镁合金大幅提高,膜层阻抗约为未改性的AZ91D镁合金的10倍。