放电等离子烧结结合热挤压制备纳米相增强镁基复合材料

发布时间：2017-12-05 17:11

  本文关键词：放电等离子烧结结合热挤压制备纳米相增强镁基复合材料

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【摘要】：镁基复合材料具有许多镁合金具有的优点,如密度低,比强度比刚度高等,同时由于基体与增强相的协同作用,也克服了镁合金的一些缺点,具有比镁合金更好的性能,因此引起了人们的广泛关注。制备镁基复合材料的传统方法有搅拌铸造法、挤压渗透法、粉末冶金法等。用铸造法制备出的材料具有缩孔、缩松等缺陷,而后两者制备过程复杂,危险系数较大。放电等离子烧结技术(SPS)是近年来新发展起来的一门烧结技术,它具有烧结速度快,制备样品质量高,烧结更稳定更环保等优势。因此,本研究采用放电等离子烧结结合热挤压制备出Mg-1Al-xCNTs(x=0.08,0.15,0.30,0.60 wt.%)与Mg-1Al-xSiC(x=0.3,0.6,1.2,2.4 wt.%)镁基复合材料,对其显微组织演变、密度、硬度、拉伸、压缩性能进行了研究,并揭示了纳米相增强镁基复合材料的机理。对于Mg-1Al-xCNTs镁基复合材料,显微组织观察发现,Al-CNTs增强相颗粒均匀的分布在镁基体中。机械性能测试发现,和用同样方法制备出的纯Mg相比,SPS结合热挤压工艺制备出的Mg-1Al-xCNTs镁基复合材料的拉伸性能和压缩性能均得到了很大的提升。其中,Mg-1Al-0.15CNTs镁基复合材料具有最好的机械性能,相对于纯镁,其具有更高的拉伸屈服强度(157MPa vs.98MPa,提升约60%)、拉伸极限强度(271MPa vs.188MPa,提升约44%)、压缩屈服强度(118MPa vs.81MPa,提升约46%)和压缩极限强度(321MPa vs.255MPa,提升约26%);同时它还具有较高的拉伸延伸率和压缩率,分别为8.8%和17.9%。Mg-1Al-xCNTs镁基复合材料机械性能的提高可以归因于Hall-Petch增强机制,Orowan增强机制,弹性模量错配增强机制和热膨胀系数错配增强机制,以及载荷传递增强机制。对于Mg-1Al-x SiC镁基复合材料,显微组织观察结果表明,尽管Mg基体中局部有聚集的纳米SiC,但大部分纳米SiC仍均匀的分布在基体中。相对于用同样方法制备出的纯Mg,Mg-1Al-xSi C镁基复合材料的拉伸性能和压缩性能也得到了大幅度提高。例如,相对于纯Mg,Mg-1Al-1.2Si C镁基复合材料具有更高的拉伸屈服强度(176MPa vs.98MPa,提升约80%)、拉伸极限强度(246MPa vs.188MPa,提升约31%)、压缩屈服强度(140MPa vs.81MPa,提升约73%)和压缩极限强度(338MPa vs.255MPa,提升约33%)。热膨胀系数(CTE)错配增强机制、Orowan增强机制和载荷传递增强机制共同导致了Mg-1Al-xSiC镁基复合材料强度的提高。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB333

【参考文献】

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本文编号：1255557