真空热压半固态搅拌铸造SiC_p/AZ91镁基复合材料的微观结构与力学性能

论文摘要

本文采用半固态搅拌铸造制备了增强体平均粒径为15μm,体积分数为30%的SiC_p/AZ91镁基复合材料,随后对铸态复合材料进行半固态真空热压及热处理。采用金相显微镜(OM)观察复合材料的微观组织及SiC颗粒在基体中的分布;使用扫描电镜(SEM)对复合材料在铸态、固溶态、时效态的拉伸断口组织进行观察;采用能谱议(EDS)和电子衍射对相应断口组织的元素进行测定;并使用透射电镜(TEM)观察SiC颗粒与镁基体结合界面的形貌。研究结果表明颗粒增强镁基复合材料适宜采用半固态搅拌铸造法合成,所制备出的复合材料中SiC增强颗粒分布均匀,颗粒沉降及聚团成簇的现象得到很好的控制;半固态真空热压可以显著降低复合材料中的孔隙率,同时改善SiC颗粒的分布;时效处理后的复合材料拉伸强度相对基体合金AZ91有明显提高;复合材料的硬度在热处理后小幅上升。复合材料中存在纳米颗粒状的界面反应物MgO,而晶间主要的析出相为Mg17Al12;30vol.%SiC_p/AZ91镁基复合材料的断裂行为与基体合金AZ91类似,表现为宏观脆性断裂;拉伸断裂过程中产生二次微裂纹的硬质SiC颗粒发生穿晶断裂,基体合金则在产生一定程度的塑性变形后脆性撕裂,同时有少量SiC增强颗粒从基体脱粘,复合材料的断裂行为属于界面控制机制。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 非连续增强镁基复合材料的研究现状
• 1.3 非连续增强镁基复合材料的主要制备工艺
• 1.3.1 挤压铸造法
• 1.3.2 搅拌铸造法
• 1.3.3 熔体浸渗法
• 1.3.4 粉末冶金法
• 1.3.5 原位自生颗粒增强镁基复合材料
• 1.3.6 快速凝固法
• 1.3.7 气体注射法
• 1.4 颗粒增强镁基复合材料的组织、界面及力学性能
• 1.4.1 镁基复合材料的铸态、热压态及热处理后的组织特征
• 1.4.2 增强颗粒与镁基体结合的界面
• 1.4.3 镁基复合材料的相组成分析
• 1.4.4 镁基复合材料的力学性能及断裂机制
• 1.5 本文研究内容
• 2 实验材料及方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 半固态搅拌铸造
• 2.2.2 真空热压
• 2.2.3 镁基复合材料的热处理
• 2.2.4 密度和孔隙率的测定
• 2.2.5 室温拉伸实验
• 2.2.6 组织观察
• 2.2.7 EDS及电子衍射分析
• 2.2.8 洛氏硬度测试
• P/AZ91镁基复合材料的制备及组织观察'>3 SIC_P/AZ91镁基复合材料的制备及组织观察
• 3.1 引言
• 3.2 搅拌铸造复合材料颗粒与基体润湿性研究
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验设备
• 3.2.3 密度测试
• 3.2.4 试验结果
• p/AZ91镁基复合材料的制备'>3.3 SiC_p/AZ91镁基复合材料的制备
• p/AZ91镁基复合材料的半固态搅拌铸造'>3.3.1.S iC_p/AZ91镁基复合材料的半固态搅拌铸造
• p/AZ91镁基复合材料的真空热压'>3.3.2 铸态SiC_p/AZ91镁基复合材料的真空热压
• p/AZ91镁基复合材料的热处理'>3.4 热压后SiC_p/AZ91镁基复合材料的热处理
• 3.5 复合材料的显微组织观察
• p/AZ91复合材料中颗粒的分布'>3.5.1 铸态、热压态SiC_p/AZ91复合材料中颗粒的分布
• p/AZ91复合材料的空隙率'>3.5.2 铸态、挤压态 SiC_p/AZ91复合材料的空隙率
• 3.5.3 真空热压对复合材料组织的影响
• 3.6 本章小结
• p/AZ91镁基复合材料力学性能'>4 SiC_p/AZ91镁基复合材料力学性能
• 4.1 引言
• 4.2 复合材料的力学性能
• 4.2.1 硬度测试
• 4.2.2 拉伸性能
• 4.2.3 复合材料的强化机制
• 4.3 本章小节
• p/AZ91镁基复合材料的力学行为'>5 SiC_p/AZ91镁基复合材料的力学行为
• 5.1 引言
• p/AZ91镁基复合材料SEM 断口形貌'>5.2 30vol.% SiC_p/AZ91镁基复合材料SEM 断口形貌
• 5.2.1 铸态断口组织SEM形貌
• 5.2.2 固溶态断口组织SEM形貌
• 5.2.3 时效态断口组织SEM形貌
• p/AZ91复合材料SEM 断口的EDS测试分析'>5.3 30vol.% SiC_p/AZ91复合材料SEM 断口的EDS测试分析
• 5.3.1 铸态断口组织的EDS分析
• 5.3.2 固溶态断口组织的EDS分析
• 5.3.3 时效态断口组织的EDS分析
• p/AZ91界面EDS线扫描分析'>5.3.4 热压后SiC_p/AZ91界面EDS线扫描分析
• p/AZ91镁基复合材料基体和界面的TEM形貌'>5.4 30vol.% SiC_p/AZ91镁基复合材料基体和界面的TEM形貌
• 5.4.1 铸态试样基体和界面的TEM 形貌
• 5.4.2 固溶态试样基体和界面组织的TEM 形貌
• 5.4.3 时效态试样基体和界面的TEM 形貌
• 5.5 拉伸过程中SiC颗粒的断裂分析
• p/AZ91复合材料的拉伸断裂机制'>5.6 30vol.% SiC_p/AZ91复合材料的拉伸断裂机制
• 5.7 本章小结
• 6 总结
• 7 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录