论文摘要
本文采用原位自生还原法制备了MgO/Mg复合材料,克服了外加颗粒增强镁基复合材料的界面结合与污染问题。原位生成的MgO增强颗粒和合金元素有效的改善材料的性能,同时普通烧结和动态电流直加热二次热压工艺的结合采用,进一步提高了材料的性能。对所制备材料的密度、维氏硬度和冲击韧性进行测试,采用SEM、EDS和XRD等分析检测技术对材料的微观组织和断口进行了分析,并通过XRD衍射分析确定材料的物相组成,初步建立了原位自生增强相MgO与MgxM（Al、Cu）y的生长模型。本实验对Mg-Al2O3、Mg-CuO和Mg-MnO2原位反应的吉布斯自由能变进行计算,对球磨混合的Mg粉+Al2O3粉、Mg粉+CuO粉和Mg粉+MnO2粉分别做了DSC分析,确定了反应能够进行的温度：Mg-Al2O3在325℃左右发生还原反应、Mg-CuO在310℃左右、Mg-MnO2在320℃左右。球磨混合的配料在300MPa压力下冷压成型,在具有自制高纯Ar气氛保护装置的管式电阻炉中烧结。研究了烧结时间和烧结温度对材料烧结性能的影响。并对上述烧结完成的试样进行动态电流直加热二次热压。试验结果表明烧结温度和烧结时间对材料的烧结有一定的影响,通过不同烧结温度对材料性能影响的研究,确定550℃为配料1的最佳烧结温度,580℃为配料2的最佳烧结温度。材料的性能随着烧结时间的延长得到改善,但是不是十分的明显。通过对压坯进行普通烧结,改善了其导电性,为动态电流直加热二次热压烧结工艺能够顺利进行创造了条件。动态电流直加热二次热压烧结后,材料的性能得到提高,材料的硬度有40%左右的提高。材料经过动态二次热压改善了第二相呈连续网格分布在Mg基体晶界的状况,有效的改善了材料的性能。加入的MnO2与镁基体反应原位生成Mn和MgO,Mn能够改善材料的韧性。加入Al2O3和CuO原位生的Al、Cu与镁基体形成共晶体,以及原位生成MgO增强相的提高了材料的硬度,但是对材料的韧性提高作用不大。通过对材料的微观组织分析、EDS分析和XRD衍射分析,初步建立了原位自生增强相MgO与MgxM（Al、Cu）y的、生长模型,讨论了原位自生MgO/Mg复合材料的强化机理。