反挤压对AZ91和SiCp/AZ91复合材料组织及性能的影响

论文摘要

本文采用搅拌铸造法制备了10μm 10%和10μm 20% SiCp/AZ91镁基复合材料,并对基体AZ91合金和10μm 10% SiCp/AZ91镁基复合材料进行了不同条件(温度和挤压比)的反挤压变形。采用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料的显微组织进行了观察;测试了材料的室温力学性能。使用X射线衍射仪对SiCp/AZ91复合材料基体晶粒基面取向的变化进行了定性分析。研究结果表明:反挤压变形可以显著细化铸态AZ91镁合金的晶粒,提高AZ91镁合金的室温拉伸性能。在320℃挤压时,保温过程析出的Mg17Al12相附近成为动态再结晶的优先形核部位。在相同温度下,挤压比从R1.5增加到R4.3时,合金屈服强度和抗拉强度均增加。挤压比为R1.5时,屈服强度随挤压温度的降低而升高。挤压比为R2.3和R4.3时,320℃挤压的合金屈服强度最高,420℃次之,370℃最小。SiCp/AZ91复合材料的反挤压过程中,SiC颗粒能够促进再结晶形核,降低基体的再结晶温度,阻碍再结晶晶粒长大。经反挤压后SiCp/AZ91复合材料力学性能有很大提高。主要原因是:反挤压变形能细化晶粒,消除铸造缺陷,改善SiC颗粒与基体的界面结合,提高增强体分布的均匀性。挤压温度越高,挤压比越大,改善颗粒分布的效果越明显。挤压比为R4.3时,随着挤压温度的升高,复合材料的屈服强度降低,延伸率升高;挤压温度为420℃时,复合材料屈服强度在挤压比为R2.3时最大。随SiC颗粒体积分数的增加,复合材料的强度升高,延伸率降低。反挤压态SiCp/AZ91复合材料基体中晶粒基面与挤压方向平行且平行于管材柱面。并且挤压温度越高和挤压比越大,复合材料基体中的基面峰的相对强度越高,基面织构越强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 镁及镁合金
• 1.2 非连续增强镁基复合材料的制备方法
• 1.2.1 挤压铸造法
• 1.2.2 搅拌铸造法
• 1.2.3 喷射沉积法
• 1.2.4 粉末冶金法
• 1.2.5 原位反应自生法
• 1.3 热挤压变形
• 1.3.1 挤压方法的分类
• 1.3.2 挤压加工的特点
• 1.3.3 挤压变形对复合材料性能的影响
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 试验材料与试验方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 搅拌铸造工艺
• 2.2.2 锻造和反挤压
• 2.2.3 金相组织观察
• 2.2.4 SEM 组织观察
• 2.2.5 TEM 组织观察
• 2.2.6 X 射线衍射分析
• 2.2.7 颗粒分布定量表征
• 2.2.8 室温拉伸试验
• 2.2.9 维氏硬度测定
• 第3章 反挤压对AZ91 合金及SiCp/AZ91 复合材料组织的影响
• 3.1 引言
• 3.2 反挤压态AZ91 合金的显微组织
• 3.2.1 挤压温度对AZ91 合金显微组织的影响
• 3.2.2 挤压比对AZ91 合金显微组织的影响
• 3.3 反挤压态SiCp/AZ91 复合材料的显微组织
• 3.3.1 挤压温度对SiCp/AZ91 复合材料显微组织的影响
• 3.3.2 挤压比对SiCp/AZ91 复合材料显微组织的影响
• 3.3.3 体积分数对反挤压态SiCp/AZ91 复合材料显微组织的影响
• 3.3.4 反挤压态SiCp/AZ91 复合材料的基面取向变化
• 3.4 本章小结
• 第4章 反挤压对AZ91 合金及SiCp/AZ91 复合材料力学性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 反挤压态AZ91 合金的力学性能
• 4.2.1 挤压温度对AZ91 合金力学性能的影响
• 4.2.2 挤压比对AZ91 合金力学性能的影响
• 4.2.3 反挤压态AZ91 合金的断口形貌
• 4.3 反挤压态SiCp/AZ91 复合材料的力学性能
• 4.3.1 挤压温度对SiCp/AZ91 复合材料力学性能的影响
• 4.3.2 挤压比对SiCp/AZ91 复合材料力学性能的影响
• 4.3.3 体积分数对反挤压态SiCp/AZ91 复合材料力学性能的影响
• 4.3.4 反挤压态SiCp/AZ91 复合材料的断口形貌
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢