超聲和脈沖磁場對SiCP-AZ91D復合材料凝固組織與力學性能的影響.pdf

1、SiC增強鎂基復合材料具有質(zhì)量輕、比強度、比剛度高、優(yōu)良的耐磨性、抗震性能好和優(yōu)良的鑄造性能等優(yōu)異的物理性能和力學性能，廣泛應用于3C、汽車和航空等多領(lǐng)域，但是SiC顆粒在基體中容易團聚、偏聚，影響其力學性能，限制了復合材料使用范圍。本文研究了脈沖磁場，超聲波及超聲-脈沖磁場復合處理工藝對SiCP/AZ91D復合材料凝固組織和力學性能的影響，得出以下主要結(jié)論：
　　1）脈沖磁場制備SiCP/AZ91D復合材料時，在0~250V范圍

2、內(nèi)，隨著磁場電壓逐漸增加，初生晶粒先細化后粗化，SiC顆粒在AZ91D基體中分布先逐漸均勻后團聚；當磁場電壓在200V時，晶粒最為細小，SiC顆粒分散最均勻。在0~5Hz范圍內(nèi)，隨著脈沖頻率逐漸增加，晶粒逐漸細化，SiC顆粒在AZ91D基體中分布逐漸均勻。在室溫~600℃范圍內(nèi)，隨著模具預熱溫度逐漸升高，晶粒逐漸粗化，SiC顆粒逐漸分散均勻。在620~710℃范圍內(nèi)，隨著澆注溫度逐漸升高，晶粒逐漸粗化，SiC顆粒逐漸團聚。通過正交優(yōu)化得

3、出晶粒大小與相對標準偏差最佳參數(shù)為：澆注溫度為650℃，模具預熱溫度為600℃，磁場電壓為250V。隨著磁場電壓與脈沖頻率的增加，復合材料的伸長率增加較明顯，但其抗拉強度沒有顯著變化。
　　2）超聲制備 SiCP/AZ91D復合材料時，在0~900W范圍內(nèi)，隨著超聲輸出功率的逐漸增加，初生晶粒逐漸細化，SiC顆粒在AZ91D基體中分布逐漸均勻。在0~120s范圍內(nèi)，隨著處理時間的增加，晶粒先細化后粗化，SiC顆粒先分散均勻后團聚；

4、當超聲處理時間為90s時，晶粒最細?。划斕幚頃r間在60s時，SiC顆粒在基體中分散最均勻。隨著模具預熱溫度或澆注溫度的升高，晶粒逐漸粗化，SiC顆粒在基體中逐漸團聚。隨著超聲輸出功率增加，復合材料力學性能先增加后降低；復合材料的力學性能在輸出功率為700W達到最佳，較于未處理試樣其抗拉強度和伸長率分別提高了80.5％、101.9%。隨著超聲處理時間增加，復合材料的力學性能先增加后降低；當處理時間為30s時，復合材料力學性能最高。

5、　　3）超聲-脈沖磁場復合處理工藝能顯著細化初生晶粒，改善SiC顆粒分布，提高力學性能。復合處理條件下，復合材料的凝固組織和力學性能最佳，其抗拉強度和伸長率較未處理試樣分別提高了213.7%，137.0%。隨著澆注溫度或模具預熱溫度的升高，初生相逐漸粗化。當澆注溫度為620℃時，初生相最為細?。划敐沧囟葹?70℃時，SiC顆粒在基體中分布最均勻。當模具預熱溫度為室溫時，初生相最為細??；當模具預熱溫度在600℃時，SiC顆粒在基體中分布