论文题目: 原位自生颗粒增强镁基复合材料的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 陈晓
导师: 钱匡武,傅高升
关键词: 镁基复合材料,原位复合技术,增强相,增强相,变质处理,蠕变性能
文献来源: 中南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 镁合金具有密度小,比强度和比刚度高,良好的阻尼减震性能,机械加工方便,特别是易于回收利用,具有环保特性;而且在自然界中镁的资源十分丰富。镁的这些优点使其被公认为是面向21世纪的高新技术产业中最有希望大量采用的金属材料之一。但是现有镁合金存在着弹性模量低,强度低,耐磨性能差,耐热性能差等不足,这极大地制约了镁合金的发展应用。向镁合金中加入高强度、高弹性模量、高熔点的纤维、晶须或颗粒等制成镁基复合材料,是提高镁合金性能的有效途径之一。本文针对镁合金的高温强度与蠕变性能较差的缺点,以工业上广泛应用的低成本的ZM5镁合金为基体,通过原位复合技术获得自生的TiC、MgO或Mg2Si颗粒增强的镁基复合材料,提高材料的高温强度和抗蠕变性能,促进其在200℃左右的高温领域下应用。 在真空感应炉中氩气保护下,通过在镁合金熔体中分别加入Ti-C-Al粉末预制块、SiO2或Si等获得自生的TiC、MgO或Mg2Si颗粒增强镁基复合材料。通过光学显微镜、SEM、TEM、XRD、EDAX、电子拉伸机和高温蠕变仪等分析测试手段,对自生颗粒增强的镁基复合材料的制备工艺、组织结构及力学性能等进行系统的研究。主要研究结果如下: 1、对放热反应法、直接反应法和铸造法三种原位复合工艺制备TiC、MgO和Mg2Si粒子增强镁基复合材料的制备机理及工艺、显微组织和力学性能的系统研究和比较发现,用铸造法制备的自生Mg2Si增强镁基复合材料,不仅工艺简单,而且有良好的力学性能,尤其是高温性能,因而有很好的工业应用前景。 采用放热反应法在Mg液中加入Ti-C-Al、Ti-C或Ti-C-Mg粉末预制块均能得到TiC粒子,但反应获得的TiC粒子烧结严重,无法获得分布均匀的镁基复合材料;采用两步法,即先制备出TiCp/Al预制块,然后将其加入镁熔体中,通过优化工艺成功地制备出TiC粒子分布均匀的TiCp/ZM5复合材料,并提出了TiCp/Al预制块在镁液中的熔化机理。TiCp/Al预制块在Mg液中的熔化机理是基体Al熔化扩散进入到Mg液中,而聚集的TiC粒子需通过剪切破坏和Mg液流动才能进入到Mg液中。TiC粒子与ZM5基体之间的界面洁净,没有明
论文目录:
摘要
Abstract
前言
第一章 文献综述
1．1 铸造镁合金的研究与发展现状
1．1．1 铸造镁合金材料的发展
1．1．2 当前铸造镁合金研究发展的主要动向
1．2 镁基复合材料的研究与发展现状
1．2．1 镁基复合材料的组织特征
1．2．2 镁基复合材料的制备方法
1．2．3 镁基复合材料的组织与性能
1．2．4 镁基复合材料的应用
1．2．5 镁基复合材料研究领域有待进一步探索的问题
第二章 试验方法
2．1 增强相的选择
2．2 原材料的准备
2．3 合金的熔炼设备及浇注工艺
2．3．1 熔炼设备
2．3．2 熔炼工艺特点及选择
2．3．3 铸造工艺
2．4 拉伸试样的制备和热处理
2．4．1 拉伸试样制备
2．4．2 热处理工艺
2．5 力学性能测试
2．5．1 硬度测试
2．5．2 常规拉伸性能测试
2．5．3 抗蠕变性能试验
2．6 微观组织分析
2．6．1 金相显微分析
2．6．2 合金晶粒尺寸的测量
2．6．3 断口形貌及微区成份分析
2．6．4 TEM分析
2．6．5 X-射线衍射分析
第三章 自生镁基复合材料的制备方法研究
3．1 放热反应法制备TiC粒子增强镁基复合材料的研究
3．1．1 镁液中通过放热反应直接制备TiC粒子增强镁基复合材料的研究
3．1．2 镁液中加入TiC_p／Al预制块制备TiC粒子增强镁基复合材料的研究
3．2 直接反应法制备MgO粒子增强镁基复合材料的研究
3．2．1 反应添加物与镁液反应的热力学分析
3．2．2 反应添加物在镁液中的反应动力学试验及分析
3．3 铸造法制备Mg_2Si原位增强相增强镁基复合材料的研究
3．4 镁基复合材料的力学性能
3．4．1 镁基复合材料的力学性能
3．4．2 镁基复合材料的拉伸断口分析
3．5 本章小结
第四章 Si对Mg_2Si／ZM5复合材料组织和性能的影响
4．1 Si对Mg_2Si／ZM5复合材料铸态组织的影响
4．1．1 ZM5合金铸态组织特征
4．1．2 Mg_2Si／ZM5复合材料铸态组织特征
4．1．3 Si对Mg_2Si／ZM5复合材料铸态组织的影响
4．2 Mg_2Si／ZM5复合材料中Mg_2Si的形貌
4．3 Mg_2Si／ZM5复合材料热处理后的组织
4．3．1 Mg_2Si／ZM5复合材料固溶处理后的组织
4．3．2 Mg_2Si／ZM5复合材料的时效析出动力学过程的研究
4．4 Si对Mg_2Si／ZM5复合材料力学性能的影响
4．4．1 Si对Mg_2Si／ZM5复合材料室温力学性能的影响
4．4．2 Si对Mg_2Si／ZM5复合材料高温力学性能的影响
4．4．3 Mg_2Si／ZM5复合材料拉伸断口形貌分析
4．4．4 Si对Mg_2Si／ZM5复合材料高温蠕变性能的影响
4．5 分析与讨论
4．5．1 Si在ZM5合金中的存在形式
4．5．2 Mg_2Si的生长机制
4．5．3 Mg_2Si／ZM5复合材料的时效析出机制分析
4．5．4 Mg_2Si对Mg_2Si／ZM5复合材料力学性能的影响
4．6 本章小结
第五章 Sr、Ca对Mg_2Si／ZM5复合材料组织和性能的影响
5．1 Sr对Mg_2Si／ZM5复合材料组织和力学性能的影响
5．1．1 Sr对Mg_2Si／ZM5复合材料组织的影响
5．1．2 Sr在Mg_2Si／ZM5复合材料中的存在形式及其变质机理初探
5．1．3 Sr对Mg_2Si／ZM5复合材料力学性能的影响
5．2 Ca对Mg_2Si／ZM5复合材料组织和力学性能的影响
5．2．1 Ca对Mg_2Si／ZM5复合材料组织的影响
5．2．2 Ca在Mg_2Si／ZM5复合材料中的存在形式
5．2．3 Ca对Mg_2Si／ZM5复合材料热处理过程的影响
5．2．4 Ca对Mg_2Si／ZM5复合材料拉伸力学性能的影响
5．2．5 Ca对Mg_2Si／ZM5复合材料蠕变性能的影响
5．3 Sr、Ca对Mg_2Si／ZM5复合材料变质效果的比较
5．4 本章小结
第六章 总结论
参考文献
致谢
作者简介
攻读博士学位期间主要研究成果
发布时间: 2006-03-28
参考文献
- [1].原位颗粒增强镁基复合材料的制备[D]. 王慧远.吉林大学2004
- [2].TiC_p/AZ91镁基复合材料组织及耐磨性的研究[D]. 修坤.吉林大学2006
- [3].Al18B4O33w/Mg复合材料热压缩变形行为与微观机制[D]. 王春艳.哈尔滨工业大学2007
- [4].镁基复合材料微观结构与力学性能研究[D]. Muhammad Rashad.重庆大学2014
- [5].超声原位镁基复合材料制备及流变成形研究[D]. 黄文先.南昌大学2014
- [6].碳纳米管/镁基复合材料的制备与物性研究[D]. 李维学.兰州理工大学2009
- [7].自生增强镁基复合材料设计制备及组织调控研究[D]. 张从发.上海交通大学2010
- [8].原位自生高硅Mg-Zn-Si基复合材料的制备及高温性能研究[D]. 陈可.南京航空航天大学2009
- [9].反复压缩大塑性变形制备镁基复合材料的组织与性能研究[D]. 郭炜.上海交通大学2013
- [10].原位TiC_p增强镁基复合材料制备及其性能研究[D]. 曹玮.上海交通大学2009
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