碳纳米管预制块铸造法制备CNTs/AZ91复合材料研究

在氢气保护下,采用碳纳米管预制块铸造法制备了碳纳米管/AZ9I镁基复合材料.观察和分析了复合材料的微观组织,测试了其室温力学性能,并利用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(SED)对复合材料拉伸断口形貌进行了观察和分析.研究结果表明:该方法能有效地将碳纳米管添加到镁合金熔体中并且均匀分散;随着碳纳米管的加入,复合材料的晶粒组织得到不断的细化,综合力学性能得到明显提高.     

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。     

阻燃镁合金AZ91D的研究

研究了通过添加铍，可得到直接暴露在大气中熔炼的镁合金AZ91D。通过金相组织观察发现：当铍的含量达到0.015%时，合金的晶粒度最好，而且具有很好的阻燃性能；同时研究了采用不同的变质剂AZ91D合金进行变质处理。实验结果表明：变质处理的AZ91D合金，组织明显细化，尤其是时效处理后，其力学性能得以大幅度提高，拓宽了合金的使用范围。     

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.     

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。     

AZ91合金的热裂行为研究

介绍了一种新的研究合金热裂行为的方法．通过精确记录合金凝固过程中的应力和温度信息，并结合金相手段，对AZ91合金的热裂行为进行了研究．实验结果表明，在实验条件下AZ91合金最可能产生热裂的温度为实际凝固结束温度424.2℃，凝固后期共晶组织的出现是AZ91合金产生热裂的直接诱因．     

AZ91合金的喷涂防护与性能研究

在AZ91合金基体上制备了纯Al_2O_3涂层和Al_2O_3-13wt.%TiO_2(简称AT13)复合涂层,研究了两种涂层的显微形貌、涂层厚度、物相组成、显微硬度和结合强度,并分析了等离子喷涂的作用机理。结果表明,Al_2O_3涂层和AT13涂层中的陶瓷涂层、中间Ni/Al粘结层和AZ91合金基材之间实现了机械冶金结合;Al_2O_3涂层主要由亚稳态的γ-Al_2O_3和少量的稳态α-Al_2O_3组成;AT13涂层的主要物相为Al_2O_3、TiO_2和Al_2TiO_5;无论是Al_2O_3+Ni/Al喷涂涂层还是AT13+Ni/Al喷涂涂层,其工作涂层和粘结层的显微硬度都要明显高于汽车发动机用AZ91合金基材;Al_2O_3+Ni/Al涂层的结合强度为15.49 MPa,而AT13+Ni/Al涂层的结合强度为20.46 MPa,且前者的断口特征为粘结层破断,而后者的断口特征为涂层层间破断。     

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。     

Al2O3-SiO2（sf）／AZ91D复合材料的摩擦磨损性能

以硅酸铝短纤维作增强体,以磷酸铝作为预制体高温粘结剂,采用挤压浸渗法制备镁基复合材料.利用MM200磨损试验机,分别在10、30、50 N的外加载荷和0.47和0.94 m/s条件下,与硬度(HRC)为53的20Cr对磨环在干态条件下进行对磨,结果表明,在0.47 m/s的滑行速度和10、30 N的外加载荷条件下,复合材料的磨损机制基本上是单一的磨粒磨损;在0.47 m/s的滑行速度和50 N外加载荷条件下,复合材料在磨粒磨损的基础上附带有轻微的剥落磨损;在0.94 m/s的滑行速度和50 N外加载荷条件下,复合材料的摩擦磨损机制是以磨粒磨损为主并辅以轻微粘着磨损的复合磨损,此时,复合材料表现出相对较好的摩擦磨损性能.     

Nd改性AZ91合金的显微组织和力学性能

稀土Nd加入AZ91合金中可生成Al-Nd相并细化合金晶粒.Nd含量影响合金中Al-Nd相的种类、形貌、大小和分布,从而改变合金的室温拉伸力学性能.当Nd含量为1.0%时,合金中析出的Al-Nd相主要为针状的Al11Nd3相;当Nd含量为到2.0%时,针状的Al11Nd3相已经比较少,块状的Al2Nd相为主要的Al-Nd相;当Nd含量为到2.5%时,析出的Al-Nd相几乎全部为块状的Al2Nd相.Nd含量由1.0%增加到2.0%时,合金的伸长率、抗拉强度和屈服强度分别增加 33%、14%和4%;Nd含量由1.0%增加到2.5%时,上述三者分别增加44%、18%和6%.     

固溶处理对TiC_p/AZ91复合材料微观组织的影响

研究固溶处理TiC颗粒增强AZ91复合材料时发现,在β-Mg17Al12相逐渐固溶于α-Mg过程中,基体中TiC颗粒的形貌发生显著变化。固溶处理前,大部分TiC颗粒在α-Mg相中分布均匀、颗粒细小;固溶处理后,TiC颗粒聚集并长大。研究认为,固溶处理时外部环境提供了足够的能量使得邻近的TiC颗粒之间克服了运动阻力,随着β-Mg17Al12相固溶于基体中,TiC颗粒逐渐团聚并长大。同时SEM研究表明,加入TiC颗粒后(加入量为0%~5%),基体晶粒得到不同程度的细化。     

钛基复合材料的耐腐蚀性能研究

通过电化学测试和浸泡试验,研究了增强相含量对钛基复合材料在3．5％NaCl水溶液中耐蚀性的影响,并与纯钛的耐蚀性进行了对比。结果表明,与纯钛相比,复合材料的耐蚀性能有所下降,随着增强相含量的增多,复合材料的腐蚀越来越严重,TiC颗粒及其与Ti的界面对复合材料钝化膜的形成有重要影响。经EDS和XRD证实,腐蚀表面的钝化膜主要由TiO2组成。     

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。     

原位法制备TiCp／AZ91复合材料及摩擦磨损性能的研究

以Al-Ti-C为反应体系,采用热爆法在AZ91合金熔体中合成了TiC颗粒并对复合材料的摩擦磨损性能进行研究。结果表明,在750℃温度下,Al-Ti-C体系中Al含量为40％时,原位反应进行得最充分,生成的TiC颗粒细小,在复合材料中分布均匀。复合材料试样的摩擦磨损研究表明,当TiC含量在0％～5％时,复合材料的耐磨性能随着TiC含量的增加显著提高,磨损机理由AZ91基体的粘着磨损逐渐转变为磨粒磨损。     

SiCp/AZ91镁基复合材料的搅拌混合过程分析

镁基复合材料具有高的比强度、比刚度,较好的耐磨性、耐高温及减震性能,在航空、航天特别是汽车工业中具有潜在的应用前景。在制备颗粒增强镁基复合材料的各种方法中,搅拌熔铸工艺设备简单,成本低,最有希望实现大规模工业生产。在实验基础上建立了搅拌混合过程的动力学和热力学机制,制备了一种颗粒分布均匀的SiCp/AZ91镁基复合材料。     

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。     

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。     

Al2O3-SiO2/AZ91D镁基复合材料制备及界面反应机理研究

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。介绍了复合材料的制备工艺,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30～50MPa压力。XRD、SEM、EDS和光学金相显微镜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较紧密的结合层。     

石墨-AZ91镁基复合材料及其摩擦磨损性能的研究

研究了不同石墨颗粒含量对AZ91镁合金基复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明：在所研究的范围内，复合材料的摩擦磨损特性明显优于基体合金；随着石墨颗粒含量从5％增加到20％，镁合金基复合材料的耐磨性得到明显的改善，磨损质量损失与摩擦系数都降低到较低水平。在不同磨损阶段，对应着不同磨损机制。随着磨损过程的进行，在磨损试样表面逐渐形成一层连续黑色润滑膜，这层润滑膜有效隔离两摩擦副的直接接触，有效地延迟了镁合金基复合材料由轻微磨损向严重磨损的转变过程。     

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%。