碳化硅颗粒增强镁基复合材料的制备及性能研究

论文摘要

本文采用熔剂保护法,以金属镁为基体,以尺寸5~10μm的碳化硅颗粒为增强相,制备了碳化硅颗粒增强的镁基复合材料。研究了各种制备条件对复合材料微观组织及性能的影响。实验得到了均匀弥散分布的碳化硅颗粒增强的镁基复合材料,其最佳制备条件为:复合温度845℃;保温时间60min;保温温度400℃;冷却方式空气冷却;SiC颗粒加入方式为把镁条盘成圆形,SiC颗粒均匀掺入到镁圆盘的缝隙中;SiC颗粒的预处理方式是在800℃高温焙烧2小时。复合材料相组成分析表明,在复合材料的制备过程中,界面发生轻微的化学反应,有高强硬质的Mg2Si结构材料生成。SiC颗粒增强镁基复合材料的性能研究表明,随着SiC颗粒加入量的增加,复合材料的硬度和密度也呈增加趋势;SiC颗粒可作为增强相有效地提高基体镁的抗拉强度和屈服强度,当SiC颗粒加入量相同,复合材料的其它制备条件不同时,材料的抗拉强度和屈服强度也有差异;随着SiC颗粒加入量的增加,复合材料的电导率逐渐降低。SiCp/Mg复合材料断口微观形貌分析显示,复合材料的断裂属于基体韧断、界面脱开和增强体颗粒断裂三种模式。空洞首先在增强体颗粒处形成,形成方式有颗粒剥离和颗粒断裂。空洞形成后有少量的长大,随后在颗粒之间的基体处,由于变形的严重局部化,使小空洞快速形成、长大,最终聚集断裂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 颗粒增强镁基复合材料的研究意义
• 1.2 颗粒增强镁基复合材料的研究现状
• 1.2.1 镁基复合材料的增强相
• 1.2.2 镁基复合材料的界面问题
• 1.2.3 镁基复合材料的增强机理
• 1.2.4 镁基复合材料的性能
• 1.2.5 镁基复合材料的应用状况
• 1.3 镁基复合材料的主要制备方法
• 1.3.1 熔体浸渗法
• 1.3.2 粉末冶金法
• 1.3.3 搅拌铸造法
• 1.3.4 喷射沉积法
• 1.3.5 原位反应自生法
• 1.4 镁基复合材料的制备存在问题
• 1.5 熔剂保护法的应用现状
• 1.6 本课题研究的目的及其主要研究内容
• 1.6.1 本课题研究的目的
• 1.6.2 本课题的主要研究内容
• 2 实验
• 2.1 实验材料及其预处理
• 2.1.1 基体金属镁
• 2.1.2 碳化硅颗粒
• 2.2 实验仪器及设备
• 2.3 保护熔剂的选择
• 2.4 碳化硅颗粒增强镁基复合材料的制备
• 2.5 实验方案
• 2.6 试样的分析方法
• 2.6.1 微观形貌观察
• 2.6.2 物相分析
• 2.6.3 密度测定方法
• 2.6.4 硬度实验方法
• 2.6.5 拉伸强度测试
• 2.6.6 电阻率测试
• 2.6.7 拉伸断口形貌观察
• 2.7 本章小结
• 3 碳化硅颗粒增强镁基复合材料制备条件探索
• 3.1 不同制备方法下碳化硅颗粒增强镁基复合材料的微观形貌图
• 3.2 不同制备条件下的碳化硅颗粒增强镁基复合材料的微观形貌图
• 3.2.1 复合温度
• 3.2.2 保温时间
• 3.2.3 保温温度
• 3.2.4 不同冷却方式
• 3.2.5 碳化硅颗粒加入方式
• 3.2.6 碳化硅颗粒预处理
• 3.3 碳化硅颗粒增强镁基复合材料相组成分析
• 3.4 本章小结
• 4 碳化硅颗粒增强镁基复合材料的性能研究
• 4.1 碳化硅颗粒增强镁基复合材料的密度和硬度
• 4.1.1 密度
• 4.1.2 硬度
• 4.2 拉伸性能
• 4.3 碳化硅颗粒增强镁基复合材料电导率
• 4.4 拉伸断口形貌
• 4.5 本章小结
• 5 讨论
• 5.1 颗粒与基体的润湿性
• 5.2 镁基复合材料的增强机理
• 5.3 碳化硅颗粒加入量对镁基复合材料拉伸性能的影响
• 5.4 碳化硅颗粒增强镁基复合材料的拉伸断裂机制
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录