SiC_p/AZ61复合材料的触变压缩变形研究

利用Thermecmastor-Z热模机对通过搅熔铸造-半固态等温热处理方法制备出的SiCp/AZ61复合材料半固态坯料进行触变压缩试验。分析了应变速率、变形温度以及SiC颗粒体积分数对压缩应力的影响。研究表明,SiCp/AZ61复合材料在半固态条件下的流动应力对变形温度和应变速率敏感,变形温度低,应变速率大,流动应力高。SiC颗粒增强相体积分数越大,流动应力越大。     

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。     

SiC颗粒、保温时间对SiC_P/AZ61复合材料半固态组织的影响

研究SiC颗粒、保温时间对SiCP/AZ61复合材料半固态组织的影响,并探讨复合材料等温过程中半固态组织演变机理。结果表明,SiCP/AZ61复合材料在温度595℃,不同保温时间(0min～90min)下,其组织的演变过程为,枝晶臂合并→大块状组织→晶界处局部熔化分离→晶粒组织球化→球状组织缓慢长大。在温度595℃,保温30min～60min时,SiCP/AZ61复合材料可以获得最佳的半固态组织;与AZ61基体合金相比,由于SiC颗粒的加入,使得SiCP/AZ61复合材料在等温热处理过程中的半固态组织更为细小,并且随着SiC颗粒体积分数增加,其半固态组织中球状颗粒的尺寸越小。     

SiCp/AZ61镁基复合材料制备工艺的优化

采用半固态搅拌法制备了SiCp／AZ61镁基复合材料。利用正交试验法研究了SiC颗粒加入量、搅拌温度、搅拌时间等关键工艺参数对SiCp／AZ61镁基复合材料力学性能的影响。结果表明，SiC颗粒加入量对复合材料的力学性能有着显著的影响，其次是搅拌时间和搅拌温度。在试验条件下，SiCp／AZ61镁基复合材料的半固态搅拌工艺方案可优化为：SiC颗粒加入量为6％，搅拌温度为595℃，搅拌时间为5min。断口分析显示，增强颗粒加入量为6％的SiCp镁基复合材料室温断口形貌呈脆性断裂特征。     

工艺因素对SiCp/AZ91复合材料颗粒均匀性的影响

用半固态搅拌法成功制备出了颗粒分布均匀、孔隙率低的SiCp/AZ91颗粒增强镁基复合材料,研究了搅拌速度、颗粒尺寸、搅拌叶轮旋向、颗粒预处理工艺等因素对SiCp/AZ91复合材料中颗粒分布均匀性的影响。研究发现,颗粒预处理对分布均匀性有显著影响,经过高温预氧化处理的SiC颗粒与镁合金基体润湿性很好,在半固态搅拌制备中能有效改善颗粒与基体的界面结合和颗粒分布均匀性。在其他工艺因素一定时,颗粒粒径越大,分布越均匀;搅拌速度越低,颗粒分布越不均匀。当颗粒较小时(<50μm),搅拌叶轮的旋向对分布均匀性有重要影响。确定优选工艺参数为:上旋桨、半固态等温温度为585℃、搅拌速度为400r/min、颗粒尺寸为50μm、颗粒的体积分数为15%。     

SiCp/AZ91D复合材料真空压力浸渗制备工艺及微观组织的研究

采用真空压力浸渗装置制备SiCp/AZ91D复合材料。对制备工艺进行了改进,提出了以SiC颗粒覆盖法保护镁合金熔体的措施,可以有效解决熔剂覆盖法易造成的熔剂夹杂问题;在压力0.4MPa、浸渗温度700℃、保压5min的条件下,制备SiC单一颗粒尺寸为5μm、体积分数为44.7%的SiCp/Mg复合材料;并且成功制备32μmSiC单一颗粒体积分数为56.4%的SiCp/AZ91D复合材料。经过光镜、扫描电镜和X射线衍射仪分析表明,采用SiC颗粒覆盖法制备SiCp/AZ91D复合材料组织致密、无明显孔洞及夹杂等铸造缺陷,有新相Mg2Si生成。     

镁基复合材料半固态压缩变形工艺研究

研究了半固态SiCp/AZ61复合材料在不同变形温度、应变速率、SiCp体积分数和变形程度下的微观组织演变。结果表明,在半固态压缩条件下,在压缩变形过程中随着温度的提高,试样的内摩擦系数减小,使得固相颗粒或者聚集体发生滑动和转动的可能性增加。随应变速率的减小,低应变速率下微观组织中的液相分布在基体周围。随着变形程度的增加,晶粒平均尺寸显著减小。     

SiCp/A356复合材料半固态流变特性的研究

用自制的同轴圆筒旋转流变仪对SiCp/A356颗粒增强复合材料浆料的流变特性进行研究.结果表明,SiCp/A356复合材料在液态和半固态条件下,表现出非牛顿流体的特性,浆料稳态表观粘度随着剪切速率的增大而下降.当剪切速率达到一定值时,其剪切变稀特性减弱,显示出牛顿流体的特性.在连续冷却条件下,半固态浆料的表观粘度随着温度的降低而先缓慢后迅速增大.在总固相率相同时,SiCp/A356复合材料的表观粘度比A356合金低,加入的SiCp,体积含量越多,浆料流变性能越好.同时,在加入相同体积分数的SiC颗粒条件下,增强颗粒尺寸越小,浆料表观粘度越大.     

SiC颗粒对SiC_p/2024复合材料半固态下压缩行为的影响

研究了部分重熔SiCp/2024复合材料的微观组织特征和压缩行为,SiC颗粒体积分数分别为10％和20％。复合材料采用粉末冶金法制备,并经高温挤压得到复合材料棒,挤压比为16:1。挤压态复合材料加热到半固态温区在应变速率为0.012 s-1～0.060 s-1范围内进行单轴压缩试验,研究了SiC颗粒体积分数、加热温度和应变速率对复合材料半固态压缩行为的影响规律。流变学分析表明,部分重熔复合材料类似非牛顿流体,可用Norton-Hoff定律来描述,σ=Kεm值在0.25～0.45范围内。     

热挤压态SiC_p/AZ91镁基复合材料腐蚀行为研究

利用腐蚀失重和电化学测试方法,并结合SEM和TEM分析技术,研究增强相SiC颗粒的体积分数为2%,5%,10%和15%的SiCp/AZ91镁基复合材料(MMCs),在25℃条件下,含有饱和Mg(OH)2的3.5%NaCl溶液中的腐蚀行为。结果表明,SiCp/AZ91 MMCs的腐蚀速率明显大于AZ91镁合金,并且随SiC颗粒体积分数的增加而增大。SiC颗粒不与AZ91基体直接构成微电偶,但是SiC颗粒的加入改变了SiCp/AZ91 MMCs的显微结构从而提高了腐蚀速率。主要原因为随着SiC颗粒的加入β相晶粒细化,使β相与α相间的微电偶腐蚀电流密度增大;SiC颗粒的加入使大量的β相在SiC颗粒与AZ91基体界面处优先再结晶,致使该界面处β相与α相间的微电偶腐蚀加速,间接导致SiCp/AZ91 MMCs的腐蚀加速。     

SiC_p/AZ61镁基纳米复合材料高能超声制备及阻尼性能研究

采用自行设计的高能超声装置制备SiCp/AZ61镁基纳米复合材料,并对制备的复合材料进行显微组织观察和阻尼性能测试。试验结果表明,高能超声波能使SiCp在镁合金熔体中均匀分散,在室温下镁基复合材料的阻尼性能与AZ61合金相比得到了显著的改善,其阻尼性能的提高可以用G-L位错钉扎模型解释。由于SiCp的加入使基体中界面数量增加,高温下更加容易发生界面滑移,材料的阻尼性能明显提高。     

热处理对SiCp/AZ61镁基纳米复合材料阻尼性能的影响

实验采用自行设计的高能超声装置制备SiCp/AZ61镁基纳米复合材料(MMNCS),并对制备的复合材料进行了阻尼性能测试。研究时效处理(T5)、固溶处理(T4)及固溶后时效处理(T6)3种不同热处理工艺,对挤压态n-SiCp/AZ61 MMNCs阻尼性能的影响。研究表明,不同的热处理工艺对n-SiCP/AZ61复合材料阻尼性能的影响较显著。与挤压态的n-SiCP/AZ61复合材料相比,T4态和T6态与应变相关部分的阻尼得到了较大幅度提升。在T6态时,随着时效时间的延长,复合材料的阻尼性能下降。不同热处理工艺对AZ61镁合金阻尼性能的影响规律,室温可通过G-L理论,高温时可由界面阻尼机制很好的解释。     

SiC／AZ61镁基复合材料蠕变性能的研究

采用搅熔铸造法制备碳化硅颗粒增强镁基复合材料SiC／AZ61,通过动态机械热分析、显微组织观察和XRD衍射分析了其蠕变性能。结果表明：碳化硅颗粒的加入细化了晶粒,SiC大多分布在晶界处,颗粒镁基复合材料的蠕变性能与AZ61合金相比得到了显著的改善。蠕变性能的提高主要因为高温时具有高的热稳定性的SiC颗粒取代晶界处高温下易软化的8相（Mg17Al22）钉扎晶界,阻止了晶界的交滑移和位错的攀移。     

Aging behavior of nano-SiCp reinforced AZ61 magnesium matrix composites

The mechanical properties of magnesium matrix composties can be further improved by aging treatment.To study the aging behavior of SiC particles reinforced AZ61 magnesium matrix composites fabricated by ultrasonic method,an investigation has been undertaken by means of Vickers hardness measurement,scanning electron microscopy (SEM) and energy spectrum analyzing apparatus.The box-type heat treatment furnace was used in the study.The results showed that no discontinuous cellular precipitation is observed at the grain boundaries in the magnesium matrix of the composite while the Mg17Al12 preferentially precipitates in the matrix.The time to reach the peak hardness for AZ61 alloy or SiCp/AZ61 magnesium matrix composites is reduced with the increase of aging temperature.At the same temperature,the composite exhibit an accelerated aging manner but lower aging efficiency,compared with the unreinforced matrix alloy.The microhardness of the composite is higher than that of the unreinforced matrix alloy,because that the SiC particles distributes homogeneously in the matrix alloy under the ultrasonic processing condition.     

Processing, microstructure and mechanical properties of magnesium matrix nanocomposites fabricated by semisolid stirring assisted ultrasonic vibration

Particulate reinforced magnesium matrix nanocomposites were fabricated by semisolid stirring assisted ultrasonic vibration. Compared with the as-cast AZ91 alloy, the grain size of matrix alloy in the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min was significantly decreased due to the addition of SiC nanoparticles. SiC nanoparticles within the grains exhibited homogeneous distribution although some SiC clusters still existed along the grain boundaries in the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min. With increasing the stirring time, agglomerates of SiC nanoparticles located along the grain boundaries increased. The ultimate tensile strength, yield strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite stirring for 5 min were simultaneously improved compared with the as-cast AZ91 alloy. However, the ultimate tensile strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite decreased with increasing the stirring time.     

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.     

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。     

Effect of hot extrusion on microstructures and mechanical properties of SiC nanoparticles reinforced magnesium matrix composite

Particulate reinforced magnesium matrix nanocomposite prepared with semisolid stirring assisted ultrasonic vibration was subjected to extrusion at 350 °C with an extrusion ratio of 12:1. Extrusion of the SiCp/AZ91 nanocomposite induced large scale dynamic recrystallization resulting in a fine matrix microstructure. There were two kinds of zones in the extruded nanocomposite: SiC nanoparticle bands parallel to the extrusion direction and refined-grain zones between the SiC nanoparticle bands. In the SiC nanoparticle bands, there were SiC nanoparticles along the boundaries of refined grains. The distribution of SiC nanoparticles was uniform although some agglomerates of SiC nanoparticles still existed in the SiC nanoparticle bands. The ultimate tensile strength, yield strength and elongation to fracture of the SiCp/AZ91 nanocomposite were simultaneously improved by extrusion. Results from the extruded SiCp/AZ91 nanocomposite tensile testing at different temperatures (75, 125, 175 and 225 °C) revealed an increase of the tensile strength and ductility values compared with the unreinforced and extruded AZ91 alloy.