金屬間化合物Mg2Si基合金的制備與性能研究.pdf

1、金屬間化合物Mg2Si具有優(yōu)異的電學和力學性能，引起了科研學者的廣泛關(guān)注。這是由于Mg2Si具有低密度、高硬度、高彈性模量、耐高溫等優(yōu)點，是一種很有前途的結(jié)構(gòu)材料；同時，Mg2Si具有高熱電勢率和低熱導率，并且原料豐富、價格低廉、無毒無污染，是一種潛在的熱電材料。然而，Mg2Si的本征脆性阻礙了它的實際應用，所以對金屬間化合物Mg2Si的研究具有現(xiàn)實意義。本文在Mg2Si中添加Sn、Bi元素，以SiC、碳纖維（Cf）為增強相，在改善材料

2、力學性能的同時提高其導電性。
　　（1）通過機械合金化制備 Mg-Si粉末，對不同球磨時間、球磨轉(zhuǎn)速、球料比條件下制備的Mg-Si粉末的晶粒尺寸、晶格畸變、有效溫度系數(shù)以及它們之間的關(guān)系進行了分析研究。結(jié)果表明：隨著球磨時間、球磨轉(zhuǎn)速、球料比的提高，粉體的晶粒尺寸減小，晶格畸變增加，有效溫度系數(shù)增大。機械球磨過程中，晶粒尺寸與晶格畸變和有效溫度系數(shù)是逆變關(guān)系；隨有效溫度系數(shù)的增大，晶格畸變增加。最佳的球磨工藝參數(shù)為球磨時間20h，

3、球磨轉(zhuǎn)速200r/min，球料比15:1。
　?。?）采用機械合金化+熱壓燒結(jié)的方法制備 Mg2Si1-xSnx（0≤x≤0.8）合金、Mg2Si0.6-xSn0.4Bix（0≤x≤0.02）合金，研究了Sn、Bi含量對合金的組織、致密度、硬度、強度、電導率的影響。結(jié)果表明：加入 Sn、Bi元素，合金的晶體結(jié)構(gòu)并未改變，衍射峰向低角度偏移，晶粒得到有效細化；隨 Sn、Bi含量的增加，合金的硬度增大，致密度、強度、電導率先增大后減小

4、；合金的力學性能的提高是由細晶強化、固溶強化、第二相強化共同作用的結(jié)果；Bi能顯著細化晶粒，同時引入Sn、Bi元素，Mg2Si的力學性能和導電性能均得到更大提高。
　　（3）用化學鍍的方法對碳纖維表面進行了鍍銅處理，采用機械合金化+熱壓燒結(jié)的方法制備出Cf/Mg2Si-SiC復合材料，研究了表面包覆Cu的Cf含量對該復合材料的微觀形貌、致密度、硬度、強度、電導率的影響，SiC用于提高室溫強度，Cf起到強韌化的作用。結(jié)果表明：碳纖維