[AlBO]w/AZ91复合材料的挤压铸造制备工艺与力学性能

论文摘要

本文采用不同制备工艺（不同烧结时间、不同烧结温度、不同粘结剂种类和含量）制备了硼酸铝晶须预制块,并利用挤压铸造法成功的制备了[AlBO]w/AZ91复合材料,硼酸铝晶须体积分数均为20%。利用金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对材料的显微组织和界面反应进行了观察;讨论预制块制备工艺对预制块压缩强度的影响。利用拉伸性能考察了预制块制备工艺和不同热处理工艺（T4和T6）对复合材料性能的影响规律和机制。利用XRD对硼酸铝晶须预制块烧结态的观察表面,晶须表面产生α-Al2O3相,在相同的烧结条件下,相对于无胶预制块而言,加入硅胶和磷酸铝胶的预制块晶须表面产生的α-Al2O3相数量较少。研究结果表明复合材料中存在较多细小、不连续的界面反应物,经衍射斑点标定为MgO。这些界面反应物主要来自挤压铸造时粘结剂和硼酸铝晶须与熔融的镁反应。这些MgO与硼酸铝晶须之间存在一定的位向关系,结合强度较高。所以,适量的界面反应有利于界面结合,改进复合材料的性能。同时可以观察到,复合材料的时效析出产物为Mg17Al12,并且复合材料的峰时效比基体合金提前到达。与基体合金相比,复合材料的力学性能（常温拉伸性能）有较大程度的提高。含磷酸铝胶预制块制备的复合材料的弹性模量、屈服强度和抗拉强度优于无胶预制块所制备的复合材料。其中用含磷酸铝胶20ml,在1450℃烧结4.5小时工艺下的预制块制备的[AlBO]w/AZ91复合材料的抗拉强度最高。并且与无胶预制块所制备的复合材料相比,含磷酸铝胶预制块制备的复合材料中晶须预制块的变形较少,复合材料铸锭中不同部位的力学性能分布比无胶预制块所制备的复合材料均匀。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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制备
• 1.2.1 液态金属浸渗法
• 1.2.2 搅拌铸造法
• 1.2.3 粉末冶金法
• 1.2.4 喷射法
• 1.3 硼酸铝晶须增强金属基复合材料的研究
• 1.3.1 硼酸铝晶须增强金属基复合材料的研究进展
• 1.3.2 硼酸铝晶须预制块的研究
• 1.4 非连续增强镁基复合材料的界面及性能
• 1.4.1 界面研究的主要内容
• 1.4.2 界面研究的方法
• 1.4.3 非连续增强镁基复合材料界面的研究
• 1.4.4 非连续增强镁基复合材料的性能
• 1.4.5 硼酸铝晶须增强金属基复合材料的热处理方法
• 1.5 本文的研究内容
• 第2章 试验材料及试验方法
• 2.1 试验研究思路
• 2.2 试验材料
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 密度测定
• 2.3.2 SEM组织观察
• 2.3.3 TEM界面观察
• 2.3.4 拉伸试验
• 2.3.5 金相组织观察
• 2.3.6 硬度测试
• 2.3.7 热处理工艺
• 2.3.8 压缩试验
• 第3章 预制块及[AlBO]w/AZ91 复合材料的制备
• 3.1 引言
• 3.2 预制块的制备过程
• 3.2.1 粘结剂的配制
• 3.2.2 预制块的制备
• 3.3 预制块的组织与性能
• 3.3.1 预制块的压缩试验
• 3.3.2 硼酸铝晶须预制块的组织结构
• 3.3.3 物相分析
• 3.4 复合材料的挤压铸造
• 3.4.1 合金量的计算
• 3.4.2 复合材料的挤压铸造过程
• 3.5 本章小结
• 第4章 [AlBO]w/AZ91 复合材料的显微组织与力学性能
• 4.1 引言
• 4.2 复合材料的显微组织
• 4.3 复合材料的力学性能
• 4.3.1 拉伸性能
• 4.3.2 拉伸断口形貌
• 4.4 本章小结
• 第5章 [AlBO]w/AZ91 复合材料的界面及时效行为
• 5.1 引言
• 5.2 复合材料的界面
• 5.3 界面反应对复合材料的力学性能的影响
• 5.4 复合材料的时效析出行为
• 5.4.1 复合材料的时效硬化行为
• 5.4.2 基体合金的时效析出
• 5.4.3 复合材料的时效析出
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢