不同Mg、Si含量的原位自生Mg2Si/Al基复合材料凝固组织的研究

普通重力铸造法制备了原位自生Mg2Si/Al基复合材料,研究了Mg、Si加入量及热处理对变质处理后的Mg2Si/Al基复合材料的组织影响.结果表明稀土与锶盐混合变质剂对Mg2Si/Al体系中初生α-A1变质效果好,但对共晶α-A1不明显;含较多过量Si的亚共晶组成Al-Mg2Si铸态组织中,共晶Mg2Si位于晶界处并呈不完整汉字状,而含Si量少的近共晶组成Al-Mg2Si的凝固组织中的二元共晶Mg2Si长成完整分枝多的汉字状,并为α-Al所包围;热处理使三元共晶Mg2Si细化为点状,使二元共晶Mg2Si转变为细小的点状或棒状,也使高熔点初生Mg2Si产生一定的熔细现象,颗粒尺寸从约15 μm降至8 μm左右.     

原位反应自生MgO/Mg2Si增强镁基复合材料的热力学和动力学研究

对SiO2与Mg反应的热力学分析计算，在Mg的熔化温度范围内，Mg与SiO2反应生成MgO和Mg2Si。通过真空感应炉中氩气保护，在纯Mg熔体中加入SiO2原位反应自生MgO／Mg2Si增强镁基复合材料，并采用XRD、OM、ESEM、EDAX等对反应生成相的种类、形态、大小和分布等进行研究。结果表明：800℃在Mg中加入SiO2可原位反应生成Mg2Si和MgO增强相，Mg2Si为多角形和细条状，在Mg基体中分布均匀；MgO为细小的粒子状，在熔体中分布不均匀，大多则是聚集在坩蜗底部；机械搅拌可有效削弱反应添加物SiO2的动力学沉降过程，改善原住反应的动力学条件，促使反应生成的MgO在熔体中分布均匀.初步建立起SiO2与Mg反应的宏观动力学模型。     

Si对原位自生Mg2Si/AM60复合材料组织及性能的影响

采用原位合成技术制备Mg2Si/AM60复合材料,研究不同Si含量对其组织及性能的影响.结果表明:镁合金中加入结晶Si后,出现短棒状及中国汉字状的Mg2Si相;当Si含量较高时,中国汉字状的Mg2Si相消失,变成不规则的块状.制备过程中对复合材料进行机械搅拌,Mg2Si相的分布较未搅拌更加均匀、弥散.复合材料的抗拉强度、硬度随Si含量的增加呈上升趋势,延伸率则下降.当Si量为1.0%(质量分数,下同)时,强度较基体提高12%,含量为5%时,硬度较基体提高48.6%.     

亚共晶铝硅合金自生Mg_2Si复合材料的显微组织研究

采用光学显微镜,对亚共晶Al-8%Si合金自生Mg2Si复合材料的显微组织进行分析。结果表明,Al-8%Si合金中加入6%镁时,共晶Mg2Si组织呈完整发达的古汉字状、树枝状、五星花瓣状等;加入2%镁时,Mg2Si量极少,呈零星颗粒状、鱼骨状或树枝状;加入4%镁时,共晶Mg2Si组织形貌呈纤维状、树枝状,这种显微组织即为亚共晶Al-8%Si合金自生Mg2Si增强相的理想组织。     

稀土锶盐混合变质及热处理对原位复合Al/Mg2Si/Si材料组织的影响

利用普通重力铸造方法,制备了原位自生Al/Mg2Si/Si复合材料,研究了稀土与锶盐对材料的变质的影响及热处理对材料组织的影响。结果表明:随冷却速度的减慢,稀土与锶盐对材料的变质会减弱,自生复合材料中Mg2Si的生成量增多,形貌由细小的不连续的断网状向粗大的骨骼状或短片状转变;共晶硅则变为较粗大的棒片状;初生-αA1生成量增多,晶粒形貌由球状或近似球状向不规则形状转变;在较快冷速下,材料中过量的Si会抑制Mg、Si元素的扩散,降低共晶Mg2Si相的析出总量;热处理可使自生复合材料组织中共晶硅变成细小颗粒状,断网状的共晶Mg2Si变为细小的棒状甚至颗粒状。     

热处理对原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料组织与性能的影响

利用金属型铸造制备了原位自生Mg2Si/Mg-Al基复合材料,研究了热处理对该材料组织与性能的影响。结果表明T4处理改变了Mg2Si/Mg-Al基复合材料中Mg2Si的形貌与分布。随着保温时间的延长,棱状枝晶Mg2Si相发生熔断、球化,最终成为尺寸为10-30μm的颗粒;同时β-Mg17Al12相溶入到α-Mg基体中,在随后的时效过程中发生沉淀析出。由于β-Mg17Al12相的溶解,T4处理会降低该材料的硬度,但随后的时效析出可提高其硬度,415℃×12h固溶处理后175℃×16h(T6)时效,硬度可提高14.9%。热处理过程中棱状枝晶Mg2Si相的粒化可用吉布斯-汤姆逊定理解释。     

原位自生Mg2Si／Al基复合材料的制备及其生长机制探讨

采用ZEISS Axioskop2光学显微镜研究手段,对自生Mg2Si增强A国-20%Si合金的显微组织进行了分析.试验结果表明:Mg含量为8%时,Mg2Si增强相的显微组织多为不规则大尺寸的块状;Mg含量为6%时,Mg2Si增强相初生Mg2Si的生成量有些减少,并由不规则大尺寸的块状向汉字状或纤维状开始转变;Mg含量为4%时,Mg2Si显微组织呈完整发达的汉字状、树枝状,即获得了原位自生Mg2Si增强Al-20%Si合金复合材料的理想组织.最后探讨了Mg2Si相的生长机制.     

自生Mg2Si颗粒增强Al基复合材料的组织细化

研究了Sr以及Ce-Sr复合添加剂对Al/Mg2Si/Si自生复合材料凝固组织的影响规律.当Ce、Sr的加入量分别为1.0%和0.7%(质量分数)时,Mg2Si增强体以细小短棒状形态出现,其平均粒径为12μm,这比未经细化处理的Mg2Si增强体的平均粒径降低52%.同时,单位面积Mg2Si晶粒平均数量为未经细化处理时的4～6倍.单独加入Sr时,复合材料的组织细化则不如Ce-Sr复合处理时的稳定.对相关机制的研究表明,上述细化元素对Mg、Si原子在合金熔体中扩散的不同程度的抑制是微观组织得以细化的根本原因.     

原位自生TiB2／7055复合材料的组织与力学性能

对原位自生亚微米TiB2/7055铝基复合材料的微观组织与力学性能进行了研究.结果表明,采用混合盐法反应工艺制备的TiB2含量为12%的7055复合材料.颗粒形状大小均匀,尺寸在200～500 mm之间,适量加入活性元素Mg,可以改善TiB2颗粒与铝基体界面润湿性,有效抑制颗粒的团聚,抗拉强度达到718 MPa,屈服强度达到679 MPa,伸长率达到4.2%,弹性模量达到86 GPa,复合材料拉伸断口呈韧性断裂特征,TiB2与基体界面的破坏以脱粘机制为主.     

快速凝固Al—TiC自生复合材料的显微组织和力学性能

将常规熔铸工艺与快速凝固技术相结合，成功地制备出Ａｌ－ＴｉＣ自生复合材料．常规熔铸Ａｌ－ＴｉＣ自生复合材料中ＴｉＣ的体积分数为１４．５％，颗粒尺寸为０．２－１．０μｍ，一般呈聚集态分布；与类似工艺条件下的人工复合材料相比，业已表现出较好的综合力学性能．快凝及热挤成型以后，ＴｉＣ的体积分数约为１３．５％，颗粒尺寸减至４０－８０ｎｍ，并弥散分布于晶粒尺寸为０．３０－０．８０μｍ的α－Ａｌ基体上，室温拉伸强度增加了约１００ＭＰａ，表现出良好的高温力学性能．     

Influence of high intensity ultrasonic vibration on microstructure of in-situ synthesized Mg2Si/Mg composites

Coarse and agglomerated primary Mg2Si phase in in-situ synthesized Mg2Si/Mg composite with 4%Si was treated in remelting process by means of high intensity ultrasonic vibration. The effects of ultrasonic vibration duration and temperature on size, morphology and distribution of the primary Mg2Si were studied. The evolution mechanism was discussed. The microstructures of the composites were investigated by means of optical microscopy （OM） and scanning electronic, microscopy （SEM）. The components were inspected with energy dispersion spectrum （EDS） and X-ray diffraction （XRD）. The results indicate that ultrasonic vibration does not alter two constituents of the composites, but changes the size and distribution of aggregated primary Mg2Si particles. The size of primary Mg2Si particles decreases with the increase of vibration duration and vibrating temperature. High intensity ultrasonic has little effects on the primary Mg2Si morphology. The high intensity ultrasonic vibration is an effective means to prepare well-proportioned in-situ synthesized magnesium matrix composites.     

原位TiC-TiB2/Al-12Si混杂铝基复合材料组织及腐蚀性能研究

采用激光沉积制备了原位TiC-TiB2/Al-12Si混杂铝基复合材料,通过XRD、OM、SEM、TEM和电化学测试分析了复合材料的微观组织和耐蚀性能。结果表明,原位TiC为细小弥散分布的多边形状、TiB2为短棒状,两者均可作为Al的异质形核核心而细化晶粒。在3.5% NaCl溶液中,随着原位TiC-TiB2增强相含量的增加,复合材料的自腐蚀电位正移,自腐蚀电流密度降低,阻抗模量值及相位角值增大,表明复合材料的耐蚀性增强。     

Ca对原位自生Mg2Si/ZM5复合材料组织与性能的影响

通过真空感应炉中氩气保护,在ZM5熔体中加入Si获得原位反应自生Mg2Si/ZM5复合材料.采用金相显微镜、环境扫描电镜、拉伸实验等研究了Ca对该材料组织与性能的影响规律.结果表明:Ca的加入改变了Mg2Si/ZM5复合材料中Mg2Si相的形貌,使其从不规则的汉字状变成较细小的多角形,从而改善了材料的力学性能;当加入0.05?(质量分数)时,复合材料的室温力学性能最好,屈服强度提高了10.4%,延伸率提高了52.4%;在200℃高温下,当含Ca0.05%～0.10%(质量分数)时其屈服强度和延伸率最好,分别提高了30.1%和92.3%.     

Si、Mg含量对Al-Mg-Si合金显微组织及显微硬度的影响

通过添加不同含量Si和Mg,研究Si、Mg对Al-Mg-Si合金显微组织与显微硬度的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和显微硬度计分别对合金的微观形貌、相组成及显微硬度进行测试分析。结果表明：合金中主要有初生α-Al、骨骼状Mg2Si相、板片状共晶Si,还会出现少量的Al9Si、Al8Si6Mg3Fe、Al0.3Fe3Si0.7 和Al0.5Fe3Si0.5。随着Si含量的增加,Al-Mg-Si合金中α-Al枝晶变得细小,初生硅含量增加。随着Mg含量的增加,α-Al枝晶变粗、变大,从α-Al基体和初晶Si中的析出相逐渐明显,Mg2Si强化相聚集长大,同时α-Al初生晶尺寸增大。随着Si含量的增加,Al-Mg-Si合金的显微硬度也随之提高。随着Mg含量的增加,合金显微硬度先增大后减小。     

超声波对原位Mg2Si/Al复合材料中初生Mg2Si形态的影响

采用光学显微镜和场发射扫描电镜,研究超声波对原位 Mg2Si/Al 复合材料中初生 Mg2Si 形态的影响。研究结果表明：超声波处理使初生Mg2Si的晶粒尺寸从150μm降低到20μm,初生Mg2Si形态发生改变。在二维形貌中,未实施超声波振动处理的初生Mg2Si晶粒生长为含有空腔的粗大颗粒,共晶组织生长于其中,相应的三维形态为含有漏斗状空腔的八面体和十四面体。超声波处理后的初生Mg2Si晶粒变成细小、实心三维形态的颗粒,颗粒棱角已发生钝化效应。     

脉冲磁场下原位合成（Al203＋Al3Zr）p／Al复合材料的微观组织及力学性能

采用熔体反应法，以Al-ZrSi04为反应体系，在反应过程中施加脉冲磁场，原位合成Al3Zr和Al203颗粒增强铝基复合材料。X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和电子探针（EPMA）分析表明：脉冲磁场作用下，原位合成的颗粒细小，尺寸为1～3μm，且弥散分布于基体中；随外加脉冲磁场强度的增大，反应生成的增强颗粒变得更加细小，分布更均匀。拉伸实验结果表明：脉冲磁场作用下原位合成复合材料的抗拉强度随着脉冲磁场强度的增大而升高，当磁场强度为0．05T时，复合材料的抗拉强度比未施加脉冲磁场的复合材料提高28％；伸长率随磁场强度的增大略微下降。拉伸断口形貌分析表明：脉冲磁场作用下复合材料断口形貌中的韧窝和撕裂纹大大减少，但仍属于塑性断裂。