超声辅助粉末热压半固态成形法制备纳米SiC颗粒增强Mg-9Al镁基复合材料组织及力学性能研究

发布时间：2017-12-09 21:25

本文关键词：超声辅助粉末热压半固态成形法制备纳米SiC颗粒增强Mg-9Al镁基复合材料组织及力学性能研究

【摘要】：纳米SiC颗粒(n-SiCp)增强镁基复合材料以其密度低、强度高、资源丰富的优势成为了21世纪具有竞争力的轻量化、高性能结构材料,但是制备出含量高且均匀分散的n-SiCp增强镁基复合材料仍然面临着挑战。为了解决此类问题,本文采用超声辅助粉末热压半固态成形技术制备了具有优异性能的n-SiCp/Mg-9Al镁基复合材料,系统地研究了制备工艺参数对n-SiCp/Mg-9Al镁基复合材料的微观组织和力学性能的影响规律。利用XRD、光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等检测设备研究了不同热压温度和不同质量分数的n-SiCp/Mg-9Al复合材料显微组织;利用显微硬度仪和电子万能试验机等设备测试了不同工艺参数下制备的n-SiCp/Mg-9Al复合材料室温力学性能和高温力学性能。研究结果表明:粉末热压成型技术能够使n-SiCp良好地分散在n-SiCp/Mg-9Al复合材料中,并且随着热压温度的升高,n-SiCp的团聚现象先减少后增加,复合材料的致密度呈现出先升高后降低的趋势,当热压温度为510℃时,复合材料的致密度最高,晶粒尺寸最为细小,材料中n-SiCp分散最均匀,且均匀分散的n-SiCp与基体界面结合良好,无界面反应发生。n-SiCp/Mg-9Al复合材料的室温力学性能随着热压温度的升高而先升高后降低,在510℃制备的复合材料显微硬度、抗拉强度和伸长率均达到最大值,并且复合材料在200℃高温条件下表现出了良好的高温塑性。n-SiCp的加入减小了Al元素向镁颗粒内部扩散的截面,延长了Al元素体扩散的路径,从而阻碍了Al元素向镁颗粒内部的扩散。当n-SiCp的质量分数逐渐增加时,n-SiCp对Al元素的扩散阻碍作用逐渐增强,复合材料的致密度逐渐降低。n-SiCp的加入有效地细化了基体合金的晶粒,n-SiCp/Mg-9Al复合材料的晶粒尺寸随着n-SiCp质量分数的增加而先减小后增大。复合材料的力学性能随着n-SiCp含量的增加而呈现出先升高后降低的趋势,7.5 wt%n-SiCp/Mg-9Al复合材料室温力学性能最好,其显微硬度、屈服强度、抗拉强度和伸长率分别达到206HV、191MPa、248MPa和5.3%,相比Mg-9Al合金分别提高了141.8%、67.5%、45.9%和112%,n-SiCp对复合材料的强度增加主要归结于细晶强化、Orowan强化和载荷的传递强化效应。
【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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