SiC/AZ91D镁基复合材料单轴拉伸过程中裂纹萌生扩展机制

利用Abaqus有限元分析软件研究了不同体积分数和不同形状颗粒的SiC/AZ91D镁基复合材料在单轴拉伸下的裂纹萌生、扩展以及断裂机制。结果表明，圆形颗粒SiC/AZ91D镁基复合材料的屈服强度为248 MPa,正方形颗粒SiC/AZ91D镁基复合材料的屈服强度为190 MPa,原始形状颗粒镁基复合材料的屈服强度为210 MPa。颗粒体积分数为10%、15%和20%的复合材料裂纹断裂时间分别在施载后的第40、第33和第31μs。圆形颗粒复合材料的裂纹扩展机制是基体损伤萌生的裂纹扩张导致材料断裂，而正方形颗粒复合材料和原始形状颗粒复合材料的裂纹扩展机制是颗粒与基体交界处萌生裂纹，导致主裂纹形成并产生次生裂纹扩张直至材料断裂。     

热处理对SiC颗粒增强AZ81镁基复合材料组织、压缩强度及耐磨性的影响

研究了不同热处理工艺对SiCp/AZ81镁基复合材料组织、压缩性能及耐磨性的影响。结果表明,热处理能提高SiCp/AZ81镁基复合材料的耐磨性,其中固溶处理的效果最佳,与铸态的相比较,耐磨性可提高51.8%;时效处理及固溶+时效处理可提高SiCp/AZ81镁基复合材料压缩屈服强度,尤其是时效处理后达到238.7MPa;热处理过程改变β-Mg17Al12相的分布及形状是改善材料耐磨性和压缩屈服强度的主要原因。     

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。     

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。     

时效处理对汽车用镁基复合材料显微结构和性能的影响

研究了时效处理时间对SiC/AZ81镁基复合材料显微结构和性能的影响。结果表明,随着时效时间的延长,SiC/AZ81镁基复合材料中β-Mg_(17)Al_(12)析出相数量先增多后减少,析出相尺寸先减小后增大;不同时效处理时间下SiC/AZ81镁合金基复合材料中均无其他新相生成;复合材料的压缩屈服强度先增大后减小,当时效时间为20 h时,复合材料的压缩屈服强度达到最大值,为182.1 MPa;SiC/AZ81镁合金基复合材料的磨损率先增大后减小,当时效时间为16 h时,SiC/AZ81镁合金基复合材料具有最高的磨损率。因此,最佳时效时间为16 h。     

CNTs/AZ91D镁基纳米复合材料的热处理及其力学性能

采用高能超声分散技术和金属型重力铸造工艺制备了CNTs/AZ91D镁基纳米复合材料,并对复合材料进行了固溶T4热处理和固溶时效T6热处理。T4态1.0CNTs/AZ91D复合材料的抗拉强度、伸长率分别为285 MPa、17.3%,与铸态复合材料的抗拉强度(196MPa)和伸长率(4.1%)相比,分别提高了45%、322%。T6态的抗拉强度进一步提高到296MPa,特别是屈服强度显著提高到155MPa,伸长率有所降低,但仍有5.5%。利用OM、SEM、TEM观察1.0CNTs/AZ91D复合材料的显微组织。结果表明,碳纳米管具有细化晶粒、促进滑移和孪生、载荷转移等作用,从而能够明显提高CNTs/AZ91D复合材料的综合力学性能。     

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。     

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。     

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。     

石墨烯纳米片/AZ91镁基复合材料制备与力学性能

采用粉末冶金和热挤压工艺制备了石墨烯(GNS)增强的AZ91镁基复合材料,测试了复合材料的力学性能,并用扫描电镜和能谱仪对复合材料断口形貌进行了观察和分析。结果表明,添加0.1%的GNS时,复合材料屈服强度、伸长率和显微硬度分别为191 MPa、6.7%和60.4(HV),比基体分别提高了19.4%、11.7%和13.5%;与添加1.0%的CNTs的AZ91镁基复合材料强度和显微硬度相当,只是伸长率略差。复合材料经热挤压变形后,GNS在基体中存在平行试棒拉伸方向、与试棒拉伸方向成一定角度和垂直试棒拉伸方向三种分布状态。其中呈垂直拉伸方向的分布状态对复合材料力学性能的提高贡献最小,这使得分散在基体中的GNS难以发挥其优越的综合力学性能,导致复合材料强度和伸长率提升幅度有限。     

挤压态钢丝与AZ91复合材料的研究

为了提高AZ91镁合金的力学性能,特别是屈服强度,制备了不锈钢丝增强AZ91复合材料.在相同条件下,分别对AZ91及其复合材料进行热挤压处理.采用金相显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察了材料的显微组织,通过拉伸实验测试了材料的室温力学性能.研究结果表明:铸态AZ91与钢丝增强AZ91复合材料力学性能接近,但是,二者经过挤压后,其力学性能均有很大提高.其中钢丝增强AZ91镁合金的屈服强度和抗拉强度分别达到了375MPa和428.6MPa,与挤压态AZ91相比,分别提高了50%和20%,同时复合材料的塑性变形量也有显著的提高.讨论了材料的组织、铸造缺陷等对材料力学性能的影响.     

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。     

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。     

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%。     

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。     

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.     

固溶时效对半固态挤压SiC/AZ91D组织与性能的影响（英文）

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10μm 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Mg_(17)Al_(12)相溶解,然后在晶粒中二次析出,并逐渐球化。与T6处理前的15%SiC/AZ91D复合材料相比,经T6处理后其具有良好的综合力学性能,拉伸强度、屈服强度、伸长率和硬度(HV)分别达到242 MPa、204 MPa、2.3%和1322 MPa。     

SiCw/AZ91复合材料的制备与力学性能研究

采用粉末冶金法制备了不同配比的Si Cw/AZ91镁基复合材料,并研究了其显微组织和力学性能。结果表明,加入适量的SiCw后,SiCw弥散分布在晶界上,有效提高了镁基复合材料的强度和硬度。     

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。     

固相合成法制备Al_2O_3亚微米颗粒增强AZ31复合材料及强化机理

采用固相合成方法制备Al_2O_3亚微米颗粒增强AZ31镁基复合材料,利用OM、SEM、TEM对Al_2O_3/AZ31镁基复合材料进行组织观察,利用维氏硬度仪、电子万能拉伸试验机对Al_2O_3/AZ31镁基复合材料进行力学性能测试。结果表明:经过固相合成后,Al_2O_3亚微米颗粒均匀的分布在AZ31基体中,通过对基体位错运动的钉扎作用,使该区域的位错密度增加,促进动态再结晶形核,复合材料的晶粒被显著细化。Al_2O_3/AZ31复合材料的力学性能随着Al_2O_3亚微米颗粒含量的增加而提高,当Al_2O_3颗粒含量为2%时,复合材料的力学性能达到最大值,其硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为83HV、302 MPa、203 MPa和8.15%。