固相回收顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料SiCp-ZK60制備及性能研究.pdf

1、鎂合金是目前工程應(yīng)用中最輕的金屬材料之一，其中80％以上可再生利用，被譽(yù)為“綠色金屬材料”。但目前由于鎂合金制備成品時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量廢料，導(dǎo)致利用率較低。因此，深入開(kāi)展鎂合金再生技術(shù)及其性能研究具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。
　　本課題采用固相合成方法將ZK60鎂合金屑與SiC陶瓷顆粒通過(guò)等溫?cái)D壓（一次擠壓、二次擠壓及往復(fù)擠壓）制備SiCp/ZK60鎂基復(fù)合材料。采用金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜分析(EDS)、顯微硬度

2、計(jì)和力學(xué)性能試驗(yàn)機(jī)對(duì)SiCp/ZK60的微觀組織、顯微硬度、斷口形貌和力學(xué)性能進(jìn)行了研究。采用腐蝕失重法、電化學(xué)測(cè)試方法研究SiCp/ZK60的腐蝕行為;在溫度為360～450℃、應(yīng)變率為0.001～1s-1的變形條件下，采用熱模擬機(jī)研究固相回收SiCp/ZK60的高溫變形行為。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，SiCp/ZK60復(fù)合材料中的SiC顆粒在擠壓過(guò)程中發(fā)生破碎，增加晶界畸變能，為再結(jié)晶過(guò)程提供能量條件，組織晶粒尺寸發(fā)生細(xì)化，以添加量

3、為5％～8％獲得的晶粒細(xì)化效果最佳。不同的擠壓工藝，一次擠壓的改善效果最佳。SiC顆粒能顯著提高SiCp/ZK60復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，但對(duì)塑性不利。SiC顆粒在SiCp/ZK60復(fù)合材料中呈流線形沿?cái)D壓方向富集分布;SiC顆粒能使SiCp/ZK60復(fù)合材料晶粒尺寸發(fā)生不同程度的細(xì)化。擠壓后熱處理能顯著提高SiCp/ZK60的伸長(zhǎng)率
　　針對(duì)SiCp/ZK60鎂基復(fù)合材料的腐蝕性能研究表明:在腐蝕溶液為ω(NaCl)=

4、3.5％的NaCl溶液中，SiCp/ZK60復(fù)合材料的腐蝕速率隨浸泡時(shí)間延長(zhǎng)，先增大、后減少，并在浸泡時(shí)間24h時(shí)達(dá)到峰值。腐蝕前期SiCp/ZK60主要發(fā)生局部腐蝕，有較深的點(diǎn)蝕坑且分布無(wú)方向性，呈網(wǎng)狀擴(kuò)展。腐蝕后期，基體腐蝕加深，導(dǎo)致增強(qiáng)相SiC顆粒的剝落，形成較大的坑洞。SiCp/ZK60的腐蝕速率隨SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)的增大而增大;大量SiC顆粒的不均勻存在，導(dǎo)致β(MgZn)相不均勻分布在基體上，β相周圍分布的α-Mg基體相被優(yōu)

5、先腐蝕，導(dǎo)致β相剝落;伴隨著腐蝕程度的加深，SiC顆粒逐漸剝落。SiC顆粒對(duì)SiCp/ZK60的陽(yáng)極溶解過(guò)程影響較小，能有效地促進(jìn)陰極析氫過(guò)程，加速SiCp/ZK60的腐蝕過(guò)程。SiC顆粒不與ZK60基體直接構(gòu)成微電偶，但是SiC顆粒的加入改變了SiCp/ZK60的顯微結(jié)構(gòu)從而提高了腐蝕速度。
　　采用熱模擬機(jī)研究SiC/ZK60復(fù)合材料的高溫變形行為。固相回收SiCp/ZK60復(fù)合材料熱壓縮變形時(shí)，流變應(yīng)力的大小由變形溫度的高低

6、和變形速率的快慢共同決定。當(dāng)變形溫度不變時(shí)，流變應(yīng)力的變化與應(yīng)變速率的變化成正相關(guān);當(dāng)應(yīng)變速率不變時(shí)，流變應(yīng)力的變化與變形溫度的變化成正相關(guān)。在此試驗(yàn)條件下，固相回收SiCp/ZK60鎂基復(fù)合材料高溫變形時(shí)的應(yīng)力指數(shù)為3.348，激活能為64.97kJ/mol，應(yīng)力模型為ε=4.49×104[sinh(0.051σ)]3.348 exp(-64970/RT);在應(yīng)變速率為0.001～1s-1和變形溫度為360～450℃條件下，固相回收S