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文檔簡介
1、本文采用半固態(tài)渦流攪拌鑄造法制備了 SiC顆粒平均尺寸為10μm的體積分數分別為5%、10%和15%SiCp/Mg-Zn-Ca-Mn鎂基復合材料。為了進行對比,本文采用相同的凝固工藝制備了 Mg-Zn-Ca-Mn鎂合金,并且對 Mg-Zn-Ca-Mn基體合金和三種不同體積分數的復合材料在不同溫度下進行熱擠壓。采用金相顯微鏡,掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對材料的顯微組織進行了觀察,并對材料的室溫和高溫力學性能進行了測試。
研究
2、結果表明:鑄態(tài)基體合金的晶粒尺寸粗大,第二相主要沿晶界呈網狀分布,導致力學性能較差。隨著 SiC顆粒體積分數的增大,鑄態(tài)復合材料的晶粒尺寸明顯減小,15vol.% SiCp/Mg-Zn-Ca-Mn復合材料的晶粒尺寸約為20μm,約為基體合金的1/5。由掃描觀察可知,在 SiC顆粒表面包覆著大塊第二相,該第二相弱化了基體與顆粒之間的界面結合,并且隨著顆粒體積分數的增大,第二相含量減少,SiC顆粒抑制了第二相析出。由透射觀察可知,SiC顆粒
3、與基體之間的界面處沒有產生明顯的反應產物,但在 SiC顆粒表面有尺寸細小的第二相析出,經過衍射斑點標定可確定該第二相為脆性的Ca2Mg6Zn3相。鑄態(tài)復合材料的屈服強度,抗拉強度和彈性模量隨著顆粒體積分數的增大均有大幅度提高,而延伸率與基體合金相比明顯降低。
熱擠壓可以顯著細化 Mg-Zn-Ca-Mn鎂合金的晶粒尺寸,顯著提高了Mg-Zn-Ca-Mn鎂合金的室溫力學性能。隨著熱擠壓溫度的升高,合金的再結晶逐漸完全,再結晶晶粒尺
4、寸逐漸增大,導致擠壓態(tài)合金的屈服強度和抗拉強度逐漸降低,但是延伸率逐漸增大。經熱擠壓后,合金中的第二相沿擠壓方向呈帶狀分布。
經熱擠壓后,復合材料中SiC顆粒分布得到改善,并且隨著擠壓溫度的升高改善效果越明顯。復合材料的晶粒尺寸隨著擠壓溫度的升高逐漸增大。隨著顆粒體積分數增大,復合材料中第二相含量逐漸減少。熱擠壓顯著提高了復合材料的力學性能,但是擠壓溫度對不同體積分數復合材料的影響規(guī)律并不相同。這主要是由于復合材料中顆粒的分布
5、狀態(tài),晶粒尺寸,擠壓誘發(fā)顆粒斷裂,第二相含量和分布狀態(tài)以及織構等因素綜合作用對其力學性能產生重要影響。5vol.%復合材料在300℃擠壓后第二相分布均勻、彌散,彌散強化效果顯著,導致力學性能最好;10vol.%復合材料在250℃擠壓后存在少量的未再結晶晶粒,晶粒內含有高密度位錯,強度最高;晶粒尺寸和擠壓誘發(fā)顆粒斷裂對15vol.%復合材料的力學性能影響較大,在250℃擠壓后顆粒斷裂明顯導致性能較差,而在300℃擠壓后晶粒尺寸較小,力學性
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