原位生成Mg2Sip/Mg-Al基复合材料及其挤压变形的组织与性能

原位生成Mg2Sip/Mg-Al基复合材料及其挤压变形的组织与性能

论文摘要

本文设计并通过原位反应制备了三种不同体积含量的Mg2Sip/Mg-Al基复合材料,研究了普通凝固、挤压、往复挤压及不同热处理工艺对Mg2Sip/Mg-Al基复合材料组织与性能的影响规律。通过光镜、扫描电镜、X射线衍射、差热分析等方法分析不同工艺制备的Mg2Sip/Mg-Al基复合材料的显微组织与相组成;测试了复合材料的力学性能,并测试了所用状态复合材料的热膨胀系数。得到以下主要结论:1、通过在镁合金熔体中加入Al-Si中间合金,制备了AS93、AS96、AS99镁基复合材料。该系列复合材料组织由α-Mg基体,枝晶或块状Mg2Si相和Mg17Al12相组成。2、均匀化处理复合材料坯料挤压后,AS93基体发生了完全再结晶,破碎细化的Mg2Si相沿挤压方向呈条带状分布;AS96只发生了部分再结晶,Mg2Si相经挤压破碎后仍呈较大块状沿挤压方向带状分布;AS99基体被挤压拉长成条带状,没有发现等轴晶,Mg2Si相挤压后,只是被挤断并未分离。3、均匀化处理Mg2Si/Mg-Al基复合材料经往复挤压可以获得Mg2Si颗粒均匀分布基体的均匀细小组织。随挤压道次的增加,Mg2Si相逐渐破碎细化,基体晶粒尺寸也逐渐变小,12道次往复挤压基体晶粒尺寸<10μm,小于20μm等轴Mg2Si颗粒均匀分布在基体间。4、往复挤压可以大大改善铸态Mg2Si/Mg-Al基复合材料的力学性能。随挤压道次的增加,复合材料的室温、高温拉伸性能,抗压性能,硬度均得到大幅度的提高。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 原位颗粒增强镁基复合材料
  • 1.2.1 制备原理及工艺
  • 1.2.2 力学性能
  • 1.2.3 强化机制
  • 1.3 镁合金的塑性变形
  • 1.3.1 镁合金的大塑性加工技术
  • 1.3.2 镁合金的塑性变形机制
  • 1.4 研究内容
  • 2 实验方法
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 基体及增强相
  • 2.3 实验方法与过程
  • 2Sip/Mg-Al 基复合材料'>2.3.1 普通凝固制备Mg2Sip/Mg-Al 基复合材料
  • 2Sip/Mg-Al 基复合材料'>2.3.2 制备挤压态Mg2Sip/Mg-Al 基复合材料
  • 2Sip/Mg-Al 基复合材料'>2.3.3 制备往复挤压Mg2Sip/Mg-Al 基复合材料
  • 2.3.4 热处理
  • 2.4 样品表征
  • 2.5 性能测试
  • 2.6 技术路线
  • 2Sip/Mg-Al 基复合材料'>3 铸态Mg2Sip/Mg-Al 基复合材料
  • 3.1 铸态组织与力学性能
  • 3.1.1 铸态组织
  • 3.1.2 Ce、Sb、Y 对AS96 复合材料组织的细化
  • 3.1.3 力学性能
  • 3.2 热处理对组织与力学性能的影响
  • 3.2.1 T4、T6 热处理
  • 3.2.2 T4 和T6 对复合材料组织与力学性能的影响
  • 3.3 拉伸断口形貌分析
  • 3.3.1 AS96 复合材料断口
  • 3.3.2 热处理(T4、T6)AS96 复合材料断口
  • 3.4 小结
  • 2Sip/Mg-Al 基复合材料'>4 挤压态Mg2Sip/Mg-Al 基复合材料
  • 4.1 EX-AS96 复合材料组织与硬度
  • 4.1.1 组织
  • 4.1.2 硬度
  • 4.2 EX-AS93 复合材料组织
  • 4.3 EX-AS99 复合材料组织
  • 4.4 EX-AS93、EX-AS96、EX-AS99 力学性能
  • 4.5 热处理(T5)对挤压材料组织与力学性能的影响
  • 4.5.1 未经均匀化AS96 挤压后热处理组织
  • 4.5.2 均匀化AS93、AS96 和AS99 挤压后热处理(T5)组织与力学性能
  • 4.6 拉伸断口形貌分析
  • 4.7 宏观压缩形貌
  • 4.7.1 挤压态宏观压缩形貌
  • 4.7.2 热处理(T5)挤压复合材料宏观压缩形貌
  • 4.8 小结
  • 2Sip/Mg-Al(AS96)基复合材料'>5 往复挤压(RE)Mg2Sip/Mg-Al(AS96)基复合材料
  • 5.1 未均匀化处理AS96 的RE
  • 5.1.1 显微组织
  • 5.1.2 时效行为
  • 5.2 RE 均匀化处理AS96 的组织与力学性能
  • 5.2.1 组织演化
  • 5.2.2 T5 热处理对RE-n-EX-AS96 复合材料组织的影响
  • 5.2.3 拉伸性能
  • 5.2.4 室温压缩性能和硬度
  • 5.2.5 RE-n-EX-AS96 复合材料力学性能改善的原因
  • 5.3 拉伸断口形貌分析
  • 5.3.1 室温拉伸断口
  • 5.3.2 高温拉伸断口
  • 5.4 宏观压缩形貌
  • 5.5 小结
  • 6 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录:复合材料TMA 线膨胀系数测试结果
  • 在校期间发表的学术论文
  • 相关论文文献

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