細(xì)晶雙尺寸SiCp-AZ91鎂基復(fù)合材料的組織穩(wěn)定性以及高溫變形行為研究.pdf

1、針對(duì)鎂合金模量低、耐磨性差等缺點(diǎn)，本文通過(guò)攪拌鑄造工藝和熱變形工藝制備出晶粒細(xì)小的（亞微米+微米）雙尺寸SiCp/AZ91鎂基復(fù)合材料。通過(guò)與AZ91合金和（亞微米/微米）單一尺寸SiCp/AZ91鎂基復(fù)合材料對(duì)比，研究了雙尺寸SiCp對(duì)鎂基體高溫組織穩(wěn)定性的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了細(xì)晶雙尺寸SiCp/AZ91復(fù)合材料高溫變形后的微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，揭示了雙尺寸SiCp對(duì)細(xì)晶鎂基復(fù)合材料高溫變形行為的影響機(jī)制。
　　研究結(jié)

2、果表明，熱處理后SiCp/AZ91復(fù)合材料的顯微組織取決于熱處理溫度及時(shí)間。當(dāng)t≤320℃時(shí)，復(fù)合材料基體以晶粒長(zhǎng)大為主;當(dāng)t≥370℃時(shí)，微米SiCp周圍發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，復(fù)合材料基體晶粒長(zhǎng)大。亞微米和微米SiCp均可提高SiCp/AZ91復(fù)合材料的高溫組織穩(wěn)定性。然而與AZ91合金及單一尺寸SiCp/AZ91復(fù)合材料相比，雙尺寸SiCp的加入可進(jìn)一步提高鎂合金基體的高溫組織穩(wěn)定性。熱處理后，微米SiCp周圍形成熱穩(wěn)定的

3、亞微米SiCp聚集區(qū)，可顯著提高復(fù)合材料的高溫組織穩(wěn)定性。
　　為精確描述細(xì)晶S-1+M-9復(fù)合材料高溫變形過(guò)程中流變應(yīng)力與應(yīng)變速率之間的關(guān)系，本研究分別采用三種本構(gòu)方程（冪、指數(shù)以及雙曲正弦本構(gòu)方程）計(jì)算復(fù)合材料在不同變形條件下的流變應(yīng)力并與試驗(yàn)測(cè)量值對(duì)比以確定具有最小誤差的本構(gòu)方程。結(jié)果表明，冪本構(gòu)方程在較寬應(yīng)力范圍內(nèi)可精確描述細(xì)晶雙尺寸SiCp/AZ91復(fù)合材料在高溫變形過(guò)程中流變應(yīng)力與應(yīng)變速率之間的關(guān)系，指數(shù)本構(gòu)方程和雙曲

4、正弦本構(gòu)方程分別在低應(yīng)力水平和高應(yīng)力水平范圍出現(xiàn)顯著誤差。對(duì)變形激活能的計(jì)算表明，細(xì)晶雙尺寸SiCp/AZ91復(fù)合材料的變形激活能隨變形溫度和應(yīng)變速率的增大而增大。根據(jù)對(duì)變形激活能以及應(yīng)力指數(shù)分析可知，在應(yīng)變速率為0.001s-1時(shí)，復(fù)合材料的變形機(jī)制為晶界擴(kuò)散控制的位錯(cuò)攀移機(jī)制;在應(yīng)變速率為0.01-1s-1時(shí)，復(fù)合材料的變形機(jī)制為位錯(cuò)攀移機(jī)制。通過(guò)對(duì)比細(xì)晶AZ91合金、S-1、M-10及S-1+M-9復(fù)合材料發(fā)現(xiàn)，單一尺寸SiCp的

5、加入可降低變形激活能，而雙尺寸SiCp的加入則可在提高變形激活能的同時(shí)導(dǎo)致變形機(jī)制由位錯(cuò)滑移轉(zhuǎn)變?yōu)槲诲e(cuò)攀移。
　　通過(guò)繪制加工圖并結(jié)合對(duì)變形組織及試樣宏觀形貌的觀察可得出細(xì)晶雙尺寸SiCp/AZ91復(fù)合材料最佳變形參數(shù)為（270-320℃/0.001-0.1s-1），在該區(qū)域內(nèi)變形時(shí)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶會(huì)發(fā)生以改善變形組織、穩(wěn)定流變應(yīng)力從而提高可加工性。流變失穩(wěn)區(qū)主要集中于低溫高速區(qū)域(270-395℃/＞0.1s-1)和高溫低速區(qū)域（40