TiC_p/AZ91镁基复合材料组织及耐磨性的研究

论文摘要

本文采用中间合金法结合搅拌铸造工艺制备了不同TiC颗粒含量的TiCp/AZ91镁基复合材料,并详细地研究了TiC颗粒对TiCp/AZ91镁基复合材料凝固组织及磨损行为的影响。研究结果表明,TiCp/AZ91镁基复合材料熔体与未增强AZ91合金相比具有较大的初生α-Μg相结晶过冷度和较大的液相冷却速度,并且随着TiC颗粒含量的增加而增加。因此,TiCp/AZ91镁基复合材料α-Μg晶粒和共晶的Mg17Al12均比未增强AZ91合金的细小,并且随着颗粒含量的增加细化越明显建立了单辊快冷工艺条件下TiCp/AZ91镁基复合材料及AZ91合金凝固过程的冷却速度方程: （TiCp/AZ91复合材料） （未增强AZ91合金）揭示了在同样甩带厚度和同样凝固时间时,TiCp/AZ91镁基复合材料具有比AZ91合金快得多的冷却速度。实验发现,在单辊快冷工艺条件下AZ91合金薄带截面的凝固组织可分为三个区:靠近辊面的细小等轴晶区、内部的柱状晶区和自由表面的粗大等轴晶区;TiCp/AZ91镁基复合材料薄带截面凝固组织仅有靠近辊面的细小等轴晶区和自由表面的粗大等轴晶区,而内部柱状晶区不是很明显。对TiCp/AZ91镁基复合材料的不同工况下的磨损行为的研究结果表明:在干摩擦工况下,复合材料的体积磨损和摩擦系数均小于基体合金并随着TiC颗粒含量的增加而下降;复合材料的体积磨损和摩擦系数均随着施加载荷和磨损时间的增加而增加。TiCp/AZ91镁基复合材料的磨粒磨损性能明显高于AZ91合金并随着颗粒含量的提高而提高。

论文目录

• 第1章 绪论
• 1.1 选题意义
• 1.2 非连续增强镁基复合材料的研究现状
• 1.2.1 非连续增强镁基复合材料的制备
• 1.2.1.1 传统制备技术
• 1.2.1.1.1 挤压铸造法
• 1.2.1.1.2 熔体浸渗法
• 1.2.1.1.3 粉末冶金法
• 1.2.1.1.4 搅拌铸造法
• 1.2.1.2 原位内生颗粒增强镁基复合材料制备技术
• 1.2.1.2.1 自蔓延高温合成法
• 1.2.1.2.2 XD 法
• 1.2.1.3 快速凝固制备技术
• 1.2.1.3.1 喷射沉积法
• 1.2.1.3.2 熔体旋转法
• 1.2.2 非连续增强镁基复合材料的组织、界面及时效特征
• 1.2.2.1 组织
• 1.2.2.1.1 增强相
• 1.2.2.1.2 基体
• 1.2.2.2 界面特征
• 1.2.2.2.1 界面特征
• 1.2.2.2.2 气孔和夹杂
• 1.2.2.3 时效特性
• 1.2.3 非连续增强镁基复合材料的摩擦磨损性能
• 1.3 研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 研究方法
• 2.3 差热分析实验
• 2.4 挤压实验
• 2.5 热处理实验
• 2.5.1 固溶处理及时效处理
• 2.5.2 半固态等温热处理
• 2.6 相组成及微观结构分析测试方法
• 2.6.1 X 射线衍射分析
• 2.6.2 直读光谱分析
• 2.6.3 扫描电镜和能谱分析
• 2.7 硬度测试
• 2.8 磨损性能测试
• p/AZ91 复合材料的制备与组织'>第3章 TiC-Al 中间合金及TiC_p/AZ91 复合材料的制备与组织
• 3.1 TiC-Al 中间合金的制备
• 3.1.1 Al 含量对Al-Ti-C 体系的SHS 反应产物的影响
• 3.1.1.1 反应产物
• 3.1.1.2 DTA 分析
• 3.1.2 Zn 含量对Al-Ti-C 体系的SHS 反应产物的影响
• 3.1.2.1 反应产物
• 3.1.2.2 DTA 分析
• 2O₃ 含量对Al-Ti-C 体系的SHS 反应产物的影响'>3.1.3 La₂O₃ 含量对Al-Ti-C 体系的SHS 反应产物的影响
• 3.1.3.1 反应产物
• 3.1.3.2 DTA 分析
• p/AZ91 镁基复合材料的制备与组织'>3.2 TiC_p/AZ91 镁基复合材料的制备与组织
• 3.2.1 复合材料的制备工艺
• 3.2.2 复合材料的铸态组织
• 3.2.3 复合材料的挤压组织
• 3.3 本章小结
• p/AZ91 复合材料的急冷凝固行为与组织演变规律'>第4章 TiC_p/AZ91 复合材料的急冷凝固行为与组织演变规律
• 4.1 喷铸急冷凝固行为
• 4.1.1 喷铸复合材料冷却曲线特征
• 4.1.2 喷铸复合材料凝固组织
• 4.1.3 喷铸复合材料的XRD 分析
• 4.1.3.1 相组成
• 4.1.3.2 晶面间距偏移
• 4.1.4 喷铸复合材料的硬度、密度和孔隙率
• 4.2 单辊快速凝固
• 4.2.1 TiC 颗粒对单辊快冷复合材料冷却速度的影响
• p/AZ91 复合材料凝固组织演变'>4.2.2 单辊快冷TiC_p/AZ91 复合材料凝固组织演变
• 4.2.2.1 复合材料激冷面到自由面凝固组织的演变
• 4.2.2.2 复合材料自由面微观组织随着冷却速度的变化规律
• 4.2.3 单辊快冷复合材料的XRD 分析
• 4.2.3.1 相组成
• 4.2.3.2 晶面间距偏移
• 4.2.4 单辊快冷复合材料的元素面分布
• 4.2.5 单辊快冷复合材料的厚度和硬度分析
• 4.3 本章小结
• p/AZ91 复合材料组织的影响规律'>第5章 热处理对TiC_p/AZ91 复合材料组织的影响规律
• 5.1 镁合金的固溶处理及时效处理特征
• p/AZ91 复合材料的固溶与时效处理'>5.2 TiC_p/AZ91 复合材料的固溶与时效处理
• 5.2.1 复合材料的固溶处理
• 5.2.1.1 常规铸态复合材料的固溶处理
• 5.2.1.1.1 固溶处理组织
• 5.2.1.1.2 固溶处理显微硬度
• 5.2.1.2 喷铸态复合材料的固溶处理
• 5.2.1.2.1 固溶处理组织
• 5.2.1.2.2 固溶处理显微硬度
• 5.2.2 复合材料的时效处理
• 5.2.2.1 常规铸态复合材料的时效处理
• 5.2.2.1.1 时效处理组织
• 5.2.2.1.2 时效处理XRD 分析
• 5.2.2.1.3 时效处理显微硬度
• 5.2.2.2 喷铸态复合材料的时效处理
• 5.2.2.2.1 时效处理组织
• 5.2.2.2.2 时效处理XRD 分析
• 5.2.2.2.3 时效处理显微硬度
• p/AZ91 复合材料半固态等温热处理组织演变规律'>5.3 TiC_p/AZ91 复合材料半固态等温热处理组织演变规律
• 5.3.1 DTA 分析
• 5.3.2 半固态等温热处理组织
• 5.3.3 半固态等温热处理组织演变机理
• 5.4 本章小结
• p/AZ91 复合材料的磨损行为'>第6章 TiC_p/AZ91 复合材料的磨损行为
• 6.1 密度与硬度
• p/AZ91 复合材料在干摩擦工况下的磨损行为'>6.2 TiC_p/AZ91 复合材料在干摩擦工况下的磨损行为
• p/AZ91 复合材料摩擦磨损性能'>6.2.1 TiC_p/AZ91 复合材料摩擦磨损性能
• 6.2.1.1 颗粒含量对摩擦磨损性能的影响规律
• 6.2.1.2 载荷对摩擦磨损性能的影响规律
• 6.2.1.3 磨损时间对摩擦磨损性能的影响规律
• 6.2.2 摩擦磨损表面及磨屑形貌分析
• p/AZ91 复合材料在磨粒工况下的磨损行为'>6.3 TiC_p/AZ91 复合材料在磨粒工况下的磨损行为
• p/AZ91 复合材料磨粒磨损性能'>6.3.1 TiC_p/AZ91 复合材料磨粒磨损性能
• 6.3.1.1 颗粒含量对磨粒磨损性能的影响规律
• 6.3.1.2 载荷对磨粒磨损性能的影响规律
• 6.3.1.3 磨粒粒度对磨粒磨损性能的影响规律
• 6.3.2 磨粒磨损表面形貌分析
• 6.4 本章小结
• 第7章 结论
• 参考文献
• 攻博期间发表的学术论文及其它成果
• 摘要
• Abstract
• 致谢