复合材料x%SiC/AZ91D的制备及其温差挤压强化机理研究

发布时间：2022-08-11 21:40

　　镁基复合材料由于其密度较小可用来改善镁合金的力学性能,因此在汽车和航空航天领域拥有广泛的应用前景。与其他类型镁基复合材料相比,颗粒增强镁基复合材料具有更低的制备成本和更好的成形性能,从而获得了广泛的关注。大塑性变形加工后,复合材料的微观组织会得到细化,以提升其性能。然而常规挤压变形后,复合材料微观组织细化不均匀,增强体颗粒在基体内的再分散效果较差,不利于镁基复合材料的推广。本文通过半固态机械搅拌方法,采用AZ91D合金作为基体,50nm的SiC颗粒作为增强体颗粒制备镁基复合材料,随后对所制备的复合材料进行温差挤压变形。研究发现增强体颗粒粒径越小,复合材料力学性能提升效果越显著。温差挤压变形过程中,由于热传导效应,挤压锭始终处于温差状态,对复合材料的微观组织、力学性能、纳米SiC颗粒在复合材料中的再分散效果都会产生重要影响。通过对铸态、挤压态x%SiC/AZ91D复合材料微观组织、力学性能、断口形貌以及显微硬度的分析,揭示其细化机制以及强化机理。研究结果表明:随着纳米SiC颗粒的含量增多,x%SiC/AZ91D复合材料的微观组织越细小,与常规挤压变形相比,温差挤压变形更有助于纳米SiC颗... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 复合材料制备方法
        1.2.1 粉末冶金方法
        1.2.2 原位反应合成法
        1.2.3 搅拌铸造法
    1.3 复合材料的成型方法
        1.3.1 等通道转角挤压
        1.3.2 锻造
        1.3.3 热挤压
    1.4 温差挤压
    1.5 课题研究目的意义及主要研究内容
        1.5.1 目的意义
        1.5.2 主要研究内容
第2章 实验方案及方法
    2.1 实验流程
    2.2 实验材料
        2.2.1 基体材料
        2.2.2 增强体材料
    2.3 复合材料的制备
    2.4 挤压试验
    2.5 显微组织分析
        2.5.1 扫面电镜及能谱分析
        2.5.2 X射线衍射分析
        2.5.3 TEM分析
    2.6 力学性能测试
        2.6.1 室温拉伸试验
        2.6.2 显微硬度
        2.6.3 断口形貌
    2.7 本章小结
第3章 x%SiC/AZ91D复合材料铸态组织及力学性能的分析
    3.1 引言
    3.2 x%SiC颗粒对复合材料铸态组织的影响
        3.2.1 x%SiC颗粒对微观组织的影响
        3.2.2 x%SiC颗粒对复合材料元素分布的影响
    3.3 x%SiC颗粒对复合材料晶粒尺寸的影响及细化机制分析
        3.3.1 x%SiC颗粒对复合材料晶粒尺寸的影响
        3.3.2 复合材料晶粒细化机制分析
    3.4 x%SiC颗粒对复合材料力学性能的影响
        3.4.1 真应力-应变曲线
        3.4.2 x%SiC颗粒对复合材料断口形貌的影响
        3.4.3 x%SiC颗粒对复合材料硬度的影响
        3.4.4 复合材料强化机理分析
    3.5 本章小结
第4章 常规挤压对x%SiC/AZ91D复合材料组织及力学性能的影响
    4.1 引言
    4.2 挤压件宏观形貌
    4.3 常规挤压对复合材料微观组织的影响
        4.3.1 常规挤压对复合材料微观组织形貌的影响
        4.3.2 常规挤压对复合材料晶粒尺寸的影响
        4.3.3 常规挤压晶粒细化机制
    4.4 常规挤压对复合材料力学性能的影响
        4.4.1 真应力-应变曲线
        4.4.2 常规挤压对复合材料硬度的影响
        4.4.3 常规挤压对复合材料断口形貌的影响
        4.4.4 常规挤压强化机理的分析
    4.5 本章小结
第5章 温差挤压对x%SiC/AZ91D复合材料组织和力学性能的影响
    5.1 引言
    5.2 温差挤压件宏观形貌
    5.3 温差挤压对复合材料微观组织的影响
        5.3.1 温差挤压对复合材料微观组织形貌的影响
        5.3.2 温差挤压对复合材料晶粒尺寸的影响
        5.3.3 温差挤压细化机制分析
    5.4 温差挤压对复合材料力学性能的影响
        5.4.1 真应力-应变曲线
        5.4.2 温差挤压对复合材料显微硬度的影响
        5.4.3 温差挤压对复合材料断口形貌的影响
        5.4.4 温差挤压强化机理分析
    5.5 挤压方式对复合材料组织及力学性能的影响
        5.5.1 挤压方式对0.5%SiC/AZ91D复合材料组织形貌的影响
        5.5.2 挤压方式对0.5%SiC/AZ91D复合材料力学性能的影响
        5.5.3 挤压方式对0.5%SiC/AZ91D复合材料断口形貌的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末冶金压制成形理论与工艺综述[J]. 张广庆,徐楠,王瑗.  热加工工艺. 2017(19)
[2]原位反应铸造法制备颗粒增强铁基复合材料的研究现状[J]. 黄晓冬,宋延沛.  铸造技术. 2017(05)
[3]颗粒增强镁基复合材料的研究现状及发展趋势[J]. 张善保,于思荣,许骏,李景达,刘恩洋,袁明,唐梦龙.  铸造技术. 2016(01)
[4]原位自生Mg2Si/Mg基复合材料的高温蠕变行为[J]. 蔡添祥,郑小平,李文芳,杜军.  铸造技术. 2012(09)
[5]SiCp/AZ61镁基复合材料制备工艺和性能的研究[J]. 张发云,闫洪,陈国香,周天瑞,揭小平,胡强,王建金.  铸造. 2007(06)
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博士论文
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[3]搅拌铸造SiC颗粒增强镁基复合材料高温变形行为研究[D]. 王晓军.哈尔滨工业大学 2008

硕士论文
[1]纳米SiC颗粒增强Mg-9Al-lSi复合材料的ECAP变形组织及高温蠕变行为研究[D]. 王万华.太原理工大学 2017
[2]热变形对Mg-Al-Ca合金及SiCp/Mg-Al-Ca复合材料的显微组织和力学性能的影响[D]. 苏坤.太原理工大学 2016
[3]n-SiCp/AZ91D复合材料及半固态组织性能研究[D]. 倪旭武.华东交通大学 2015



本文编号：3675441