納米SiCp-AZ91復合材料的制備與熱變形行為的研究.pdf

1、本文探索了1vol.％nano-SiCp/AZ91復合材料的高能超聲制備工藝，并對復合材料進行熱擠壓變形。采用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等研究了鑄態(tài)及擠壓態(tài)復合材料的顯微組織與界面結構、熱擠壓變形過程中納米顆粒與基體組織的演變規(guī)律，并通過常溫與高溫拉伸試驗研究了鑄態(tài)及擠壓態(tài)復合材料的常溫與高溫力學性能。
　　傳統(tǒng)的半固態(tài)攪拌法可以制備出性能良好的微米顆粒增強鎂基復合材料，而在加入高能超聲后，則可以制備出顆粒分布均勻

2、的納米顆粒增強鎂基復合材料。通過觀察顯微組織，證實了納米SiC顆粒在晶粒內部分散均勻，同時在晶界處也存在少量的團聚；納米SiC顆粒與基體合金中結合良好，無明顯界面反應產生。
　　高能超聲與納米SiC顆粒協(xié)同作用后，復合材料基體合金的晶粒得到了顯著的細化，同時有利于提高力學性能的層片狀共析第二相所占面積也有顯著的增加，這是區(qū)別于普通的微米級顆粒增強復合材料的一大特點。
　　通過透射電鏡觀察發(fā)現(xiàn)，基體鎂合金和層片狀第二相 Mg1

3、7Al12都與納米SiC顆粒保持一定的位向關系，而且第二相與納米顆粒的分布有一定的重合，這說明在熔體凝固形核的過程中，基體合金與第二相都會優(yōu)先以納米顆粒作為形核點形核；而且納米顆?？梢葬斣Ы?，阻礙晶粒長大，從而可以顯著地細化基體合金的晶粒。對復合材料與基體合金進行室溫拉伸性能測試表明，與基體合金相比，采用高能超聲輔助機械攪拌方法制備出的1%nano-SiCp/AZ91復合材料的強度與塑性同時得到了提高。同時，研究表明，在加入超聲前后的

4、合金與復合材料中，層片狀第二相的數(shù)量與材料的抗拉強度的變化非常吻合，說明層片狀第二相對抗拉強度的影響有著顯著的影響。
　　對高體積分數(shù)的納米顆粒增強鎂基復合材料的顯微組織研究表明，隨著顆粒體積分數(shù)的增加，晶粒尺寸逐漸減小，但是材料中的顆粒團聚逐漸增多。顆粒團聚的不利影響超過了顆粒引起的強化效果，導致了復合材料的彈性模量與屈服強度提高，抗拉強度與延伸率卻有所下降。對層片狀第二相觀察表明，隨著納米顆粒體積分數(shù)的增加，共析第二相數(shù)量明顯

5、減少。這說明在復合材料凝固的過程中，共析第二相只能以彌散分布的納米SiC顆粒為核心形核析出，而顆粒團聚的增多則阻礙共析第二相析出。
　　熱擠壓可以進一步改善納米顆粒分布，消除部分納米顆粒團聚；擠壓溫度越高，顆粒分布越彌散。納米SiC顆?？梢越档蛷秃喜牧系膭討B(tài)再結晶溫度；同時，彌散分布的納米SiC顆粒可以有效地釘扎晶界，阻礙晶粒長大，并釋放位錯促進形核。因此，350℃擠壓的復合材料的顆粒分布比300℃和250℃均勻，晶粒也更加細小。