【摘要】：本文采用超聲輔助半固態(tài)攪拌鑄造法成功制備出微納雙尺寸SiCp/AZ61鎂基復(fù)合材料,研究了不同體積比的雙尺寸Si Cp對基體合金顯微組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。并利用熱擠壓變形系統(tǒng)地研究了擠壓溫度和擠壓速率對6Vol.%Micro-Si Cp+1Vol.%nano-SiCp/AZ61(即5?m SiCp和60nm SiCp體積比為6:1,記作M-6+N-1)復(fù)合材料顯微組織、織構(gòu)和力學(xué)性能的影響規(guī)律,揭示了在熱擠壓過程中復(fù)合材料顯微組織的演變規(guī)律。此外,對擠壓態(tài)AZ61基體合金和M-6+N-1復(fù)合材料在同一溫度和應(yīng)力條件下進行了拉伸蠕變試驗,研究了雙尺寸SiCp的引入對合金蠕變性能的影響。測試分析了擠壓態(tài)M-6+N-1復(fù)合材料在不同溫度和應(yīng)力條件下的蠕變性能,通過計算出應(yīng)力指數(shù)n和蠕變激活能Q,探討了該復(fù)合材料的蠕變機理。研究結(jié)果表明,加入雙尺寸SiCp后,AZ61基體合金的晶粒明顯細化,Mg_(17)Al_(12)相的分布得到明顯改善。隨著微米SiCp和納米SiCp體積比的增大,納米SiCp顆粒的團聚現(xiàn)象有所改善,復(fù)合材料的平均晶粒尺寸逐漸減小。鑄態(tài)AZ61/SiCp復(fù)合材料的力學(xué)性能較AZ61基體合金明顯提高,當微米SiCp和納米Si Cp體積比為6:1時,復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能最佳,其中屈服強度(YS)為137.2MPa,抗拉強度(UTS)為194MPa,伸長率(EL)為4.5%。固溶態(tài)M-6+N-1復(fù)合材料經(jīng)熱擠壓變形后,均發(fā)生了幾乎完全的動態(tài)再結(jié)晶,其晶粒尺寸明顯細化,SiCp的分布得到改善。隨著擠壓溫度和擠壓速率的升高,復(fù)合材料中基體晶粒和Mg_(17)Al_(12)析出相的平均尺寸呈現(xiàn)增加的趨勢,而析出相的體積分數(shù)卻逐漸降低。經(jīng)熱擠壓后的M-6+N-1復(fù)合材料呈現(xiàn)出強烈的基面織構(gòu),織構(gòu)強度主要受Mg_(17)Al_(12)析出相的影響。此外,復(fù)合材料的YS和UTS隨著擠壓溫度和擠壓速率的升高而降低,而其EL則隨擠壓溫度的升高而增大,隨擠壓速率的升高先降低后升高。當擠壓溫度和速率分別為280℃和0.1mm/s時,獲得的復(fù)合材料具有最佳的力學(xué)性能,其中YS為295MPa,UTS為360MPa,EL為9.5%。其主要的強化機制為晶粒細化導(dǎo)致的細晶強化以及亞微米析出相(Mg_(17)Al_(12))導(dǎo)致的Orowan強化。在448K/50MPa的蠕變條件下,擠壓態(tài)M-6+N-1復(fù)合材料的抗蠕變性能明顯優(yōu)于擠壓態(tài)AZ61基體合金。這表明雙尺寸SiCp的引入能夠有效提高材料的抗蠕變性能。通過分析擠壓態(tài)M-6+N-1復(fù)合材料在(423K?473K)/(50MPa?70MPa)的蠕變行為,計算得出其應(yīng)力指數(shù)和蠕變激活能分別為2.19?6.73和75.09?124.94 kJ/mol。復(fù)合材料的蠕變機制主要為受擴散控制的位錯攀移機制和受晶界擴散控制的位錯滑移機制。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB333

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本文編號：2638905