采用攪拌鑄造法,向鎂合金熔體中添加漂珠,制備了漂珠/AZ91D復合材料,研究了該復合材料微觀組織的均勻性、相組成、力學性能和阻尼性能。結(jié)果表明,漂珠在基體中分布均勻,無偏聚現(xiàn)象。在復合材料制備過程中,漂珠與鎂合金熔體發(fā)生反應(yīng)并被填充,使得復合材料中有Mg₂Si和MgO相生成。與基體合金相比,復合材料的力學性能和阻尼性能均得到明顯提高。復合材料的斷裂是以解理斷裂為主的脆性斷裂,在斷裂過程中漂珠壁被撕裂。復合材料的阻尼機制主要是位錯阻尼和界面阻尼。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2017,46(11)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

漂珠形貌40μm

度的測量采用CMT5105微機控制電子萬能試驗機，加載速度為2mm/min。采用動態(tài)熱機械分析儀（DMAQ800型）進行阻尼性能的測試，試樣尺寸為60mm×6mm×1mm。阻尼-應(yīng)變振幅譜的測試條件為：測試溫度為室溫，頻率為1Hz，應(yīng)變振幅為5110~4210；阻尼-溫度譜的測試條件為：測試溫度為室溫~325℃，頻率為1Hz，應(yīng)變振幅為1×10-4，升溫速度為5℃/min。2結(jié)果與討論2.1漂珠分布均勻性分析增強體在基體中的均勻分布是保證復合材料性能均勻的前提，也是采用攪拌鑄造法制備顆粒增強復合材料應(yīng)解決的關(guān)鍵問題。圖2是漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的金相組織。從圖中可以看出，漂珠顆粒被鎂合金熔體所充滿，并且能夠均勻地分布在基體中。漂珠是由煤粉燃燒生成的粘土液滴在電廠煙道中迅速冷卻而得到，漂珠壁表面及內(nèi)部存在較多微小孔洞[12]，在攪拌過程中，鎂合金熔體浸入微小孔洞中，發(fā)生化學反應(yīng)而使漂珠壁進一步減薄和破裂，從而導致空心漂珠被鎂合金熔體填充。漂珠加入到鎂合金熔體后，由于漂珠密度遠小于鎂合金密度而使其上福在攪拌過程中，漂珠被鎂合金熔體填充而使其密度增大，從而使其下沉。為了便于研究漂珠在熔體中的運動規(guī)律，作如下假設(shè)：（1）漂珠是球形，并被鎂合金熔體充滿；（2）在攪拌過程中，漂珠分布均勻，停止攪拌后漂珠進行自由沉降，沉降過程中不受周圍顆粒和坩堝壁的影響。漂珠在沉降過程中受到重力、浮力和阻力的作用。在開始沉降瞬間，漂珠所受阻力為零，并隨著運動速度的增加而增大。所以，在開始階段漂珠進行加速沉降，當沉降速度達到一定值時便進行勻速沉降。由于漂珠顆粒較小，加速階段較短，可以忽略不計，可將整個沉降過程視為勻速沉降過程。漂珠沉降速度可由下式求得[13]：1SM

14]為332.810kg/m，鎂合金密度為331.8210kg/m，720℃時鎂合金熔體的粘度[15]為35.210Pas。根據(jù)式（2）和式（4），可得到漂珠的沉降速度為44.010m/s。此外，在顆粒增強復合材料中，影響顆粒分布均勻性的因素還有顆粒與基體合金熔體的潤濕性。本研究中，漂珠與鎂合金熔體在界面處發(fā)生了反應(yīng)，改善了界面潤濕性，促進了漂珠在基體合金中的均勻分布[11]。2.2復合材料的相組成及微觀組織圖3為漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的XRD圖譜�？梢钥闯銎�/AZ91D復合材料中有Mg2Si和MgO相生成。圖4為漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的SEM照片�？梢钥闯鰪秃喜牧现杏形捶磻�(yīng)完全的漂珠存在，但從XRD圖譜中則未發(fā)現(xiàn)有SiO2和Al2O3存在。主要原因為：漂珠中的SiO2和Al2O3主要以非晶態(tài)形式存在，從而使得復合材料中晶態(tài)SiO2和Al2O3的含量很低。經(jīng)過計算，復合材料中晶態(tài)SiO2和Al2O3的總含量不到1%（質(zhì)量分數(shù)）�？紤]到漂珠與鎂合金熔體的反應(yīng)，晶態(tài)SiO2和Al2O3的含量則會更少。因此，由于復合材料中晶態(tài)SiO2和Al2O3的含量很少，在XRD測試過程中沒有檢測到二者的衍射峰。此外，從圖3漂珠/AZ91D鎂合金復合材料的XRD圖譜Fig.3XRDpatternofFAC/AZ91Dcomposites圖4漂珠/AZ91D復合材料的SEM照片F(xiàn)ig.4SEMimageofFAC/AZ91Dcomposites圖4還可以看出β-Mg17Al12呈不連續(xù)網(wǎng)狀分布在α-Mg晶界處，Mg2Si呈塊狀分布，MgO分布在漂珠壁與基體的界面處。根據(jù)熱力學原理，漂珠與鎂合金熔體可能發(fā)生如下化學反應(yīng)[16,17]：212Mg(l)+SiO(s)=Si(s)+2MgO(s)G7650015.4T（5）222Mg(l)+Si(s)=MgSi(s)G240009.4T（6）2333

【參考文獻】：
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本文編號：3414231