粉末挤压法制备SiC颗粒增强镁基复合材料的研究

论文摘要

镁基复合材料由于具有高的比强度和耐磨性能而成为当今航空航天、交通运输等领域重点关注的材料之一。但是由于铸造法面临增强体分散及界面反应等问题,传统粉末冶金法工艺复杂、成本高和安全性因素等未解决的问题,限制了该材料的推广应用。本论文采用—粉末挤压法制备具有良好力学性能的SiCp增强Mg-9A1基复合材料。粉末挤压法制备SiCp增强镁基复合材料具有材料成分和性能可设计性,制备工艺简单、生产过程安全、材料性能稳定等特点,适用于颗粒增强镁基复合材料批量化推广应用。本论文主要研究了扩散合金化时间和温度、SiCp体积分数、SiCp形状、热挤压工艺参数等对复合材料微观组织和力学性能的影响,提出了粉末挤压法制备镁基复合材料的工艺参数,同时对基体Mg-9A1的扩散机制进行了分析。研究表明粉末挤压法制备SiCp增强镁基复合材料的关键之一在于基体合金化程度（通过烧结达到合金化）。利用OM、SEM、XRD等手段研究SiCp体积分数及形状、挤压温度及扩散合金化时间对粉末挤压法制备SiCp增强镁基复合材料微观组织、断口形貌及力学性能的影响,获得的最佳复合材料制备工艺参数为：在380℃扩散合金化3h的15vol.%SiCp/Mg-9Al复合材料SiCp分布均匀,SiCp与基体具有良好的界面结合,屈服强度为257MPa,拉伸强度为279MPa,经过410℃固溶8h+170℃时效10h的热处理后,屈服强度达到302MPa,拉伸强度达到315MPa。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 镁基复合材料的制备方法研究现状
• 1.2.1 粉末冶金法
• 1.2.2 液态金属浸渍法
• 1.2.3 搅拌铸造法
• 1.2.4 原位反应法
• 1.3 镁基复合材料的界面及界面反应
• 1.3.1 界面
• 1.3.2 界面反应
• 1.4 镁基复合材料阻尼性能的研究
• 1.5 镁基复合材料的应用研究现状
• 1.5.1 作为结构材料应用研究现状
• 1.5.2 作为功能材料的应用研究现状
• 1.6 存在的问题
• 1.7 本文研究的主要内容
• 第2章 实验材料及研究方案
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 基体和颗粒增强相的性能
• 2.2.2 本实验采用的主要原料
• 2.3 镁基复合材料的实验方案设计
• 2.3.1 镁基复合材料成分设计
• 2.3.2 镁基复合材料制备工艺路线
• 2.4 性能试测
• 2.4.1 室温拉伸
• 2.4.2 硬度测量
• 2.5 组织观察
• 2.5.1 试样制备
• 2.5.2 组织观察
• 第3章 实验结果与分析
• 3.1 引言
• p/Mg-9AL复合材料微观组织分析'>3.2 SiC_p/Mg-9AL复合材料微观组织分析
• p体积分数对SiC_p/Mg-9Al微观组织的影响'>3.2.1 不同SiC_p体积分数对SiC_p/Mg-9Al微观组织的影响
• p在SiC_p/Mg-9Al中分布的影响'>3.2.2 混料时间对SiC_p在SiC_p/Mg-9Al中分布的影响
• p形貌和分布的影响'>3.2.3 不同球磨方式对SiC_p形貌和分布的影响
• p/Mg-9Al显微组织的影响'>3.2.4 扩散合金化时间对SiC_p/Mg-9Al显微组织的影响
• p/Mg-9Al扩散合金化后显微组织的影响'>3.2.5 热处理对SiC_p/Mg-9Al扩散合金化后显微组织的影响
• p/Mg-9Al复合材料力学性能及影响因素'>3.3 SiC_p/Mg-9Al复合材料力学性能及影响因素
• p对SiC_p/Mg-9Al力学性能的影响'>3.3.1 不同体积分数SiC_p对SiC_p/Mg-9Al力学性能的影响
• p/Mg-9Al力学性能的影响'>3.3.2 扩散合金化时间对不同的SiC_p/Mg-9Al力学性能的影响
• p对SiC_p/Mg-9Al力学性能的影响'>3.3.3 球磨后的SiC_p对SiC_p/Mg-9Al力学性能的影响
• p/Mg-9Al力学性能的影响'>3.3.4 热处理对SiC_p/Mg-9Al力学性能的影响
• p/Mg-9Al复合材料拉伸断口形貌及其分析'>3.3.5 SiC_p/Mg-9Al复合材料拉伸断口形貌及其分析
• 第4章 Mg-Al合金扩散机制
• 4.1 扩散的基本原理
• 4.1.1 扩散的宏观规律
• 4.1.2 扩散的微观机制
• 4.1.3 Mg-Al形成固溶体或金属间化合物的条件
• 4.2 Mg-Al扩散机制的热力学分析
• 4.3 Mg-Al扩散机制的动力学分析
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢