鎂基復(fù)合材料的增強相設(shè)計及組織性能評價.pdf

1、由于密排六方的晶體結(jié)構(gòu)，鎂合金在變形中會形成強烈織構(gòu)，這極大限制了變形鎂合金的室溫成形能力。顆粒增強鎂基復(fù)合材料是鎂合金的“強化版”，近些年來備受關(guān)注。更為重要的是，增強顆?？梢匀趸V合金的變形織構(gòu)，進而改善其成形能力。本文首先對比了不同耦合外場下TiB2增強顆粒的分散行為，研究了增強顆粒的分散性對TiB2/AZ31復(fù)合材料板材組織、織構(gòu)及力學性能的影響;另外，探索通過Y合金化的方法來拓展Al-Ti-B自蔓延體系在無鋁鎂合金(Mg-6Z

2、n)中的應(yīng)用;最后，研究了Al元素的添加對Mg-Zn-RE合金板材組織性能的影響。主要研究結(jié)論如下:
　　在TiB2/AZ31復(fù)合材料制備過程中，引入聲磁耦合場（電磁場+超聲場），通過電磁場的控流作用間接擴大了超聲場的作用范圍，從而有效減小增強顆粒團簇尺寸并提高增強顆粒的利用率。相比于旋轉(zhuǎn)磁場和行波磁場，螺旋電磁場與超聲場耦合的作用效果最明顯。組織分析表明，AZ31鎂合金板材中的剪切帶是由尺寸較為粗大的動態(tài)再結(jié)晶(Dynamic

3、Rerystallization，DRX)晶粒組成。由于在軋制過程中TiB2顆粒的“顆粒刺激形核”(Particle Stimulate Nucleation，PSN)效應(yīng)，TiB2/AZ31復(fù)合材料中組成剪切帶的DRX晶粒明顯得到細化。另外，隨TiB2顆粒分散性的提高，組織中剪切帶和孿晶的數(shù)量增加，織構(gòu)也得到不斷的弱化，且TiB2/AZ31復(fù)合材料的強度和延伸率均得到了改善。
　　Y與Al-Ti-B自蔓延(SHS)產(chǎn)物中的Al反

4、應(yīng)生成Al2Y、Al11Y3相，減小了TiB2顆粒團簇的尺寸并細化復(fù)合材料基體組織。在軋制過程中，和TiB2顆粒一樣，Al2Y和Al11Y3可以刺激DRX形核，這導(dǎo)致最終軋制組織的細化并形成弱的雙峰織構(gòu)的形成。另外，Y的添加使得TiB2/Mg-6Zn復(fù)合材料板材的強度和塑性同時提高。重要的是，添加Y起到了消耗殘余Al的作用，解決了Al-Ti-B體系在無Al鎂合金中無法應(yīng)用的難題。
　　Al的添加顯著改變了Mg-5Gd-2.5Y-2

5、Zn合金的凝固析出行為，使得W相(Mg3Zn3(Y，Gd)2)含量急劇減少，并形成兩種新的有益相(Al11(Y, Gd)3和Al2(Y, Gd))。鑄態(tài)組織的改變顯著提高了Mg-5Gd-2.5Y-2Zn合金的軋制成形能力和伸長率。尤其是，含1.0wt.％Al的Mg-5Gd-2.5Y-2Zn板材的伸長率達到了16.4％，約為原合金的4倍。
　　Al的合金化對含較高稀土含量的Mg-8Gd-5Y-2Zn合金板材組織性能的影響也非常的顯著