本文關(guān)鍵詞：原位亞微米顆粒增強Al-Mg-Si-O系復合材料及其超塑性研究

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【摘要】：本文采用熔體直接反應(yīng)法結(jié)合高速剪切分散工藝,以亞微米Si02顆粒與Al-Mg-Si合金熔體反應(yīng)制備了原位亞微米顆粒增強Al-Mg-Si-O系復合材料,系統(tǒng)分析了復合材料的反應(yīng)過程及反應(yīng)產(chǎn)物,研究了Si02顆粒添加量、T6熱處理及多向鍛造(MF)變形對復合材料顯微組織及拉伸性能的影響,并通過單向高溫拉伸試驗研究了復合材料的超塑性。亞微米SiO2顆粒與Al-2.53Mg-1.47Si熔體合金原位反應(yīng)生成亞微米MgAl2O4增強顆粒,基體則由α-Al、Mg2Si及Si相組成。SiO2顆粒的添加對基體中α-Al具有細化作用。SiO2添加量較少時(≤1 vol.%), α-A1枝晶細化效果明顯,晶界處僅存在少量MgAl2O4團聚。但隨著SiO2添加量的進一步增加,晶界處MgAl2O4團聚逐漸增多,α-Al枝晶并未進一步明顯細化。添加1 vol.%SiO2所制備復合材料中α-Al枝晶尺寸較小,MgAl2O4團聚較少,顯微組織最優(yōu)。T6熱處理可有效改善復合材料中Mg2Si相的形貌。經(jīng)過T6熱處理后,晶界處網(wǎng)狀分布的Mg2Si變?yōu)榧毿∏驙�、橢球狀,最大尺寸約為8μm。多向鍛造則可促使Mg2Si顆粒均勻分布于基體中,同時使晶界處亞微米MgAl2O4團聚得到一定程度改善。隨著SiOz顆粒添加量的提高,復合材料的抗拉強度增大,伸長率減小。相較于Al-2.53Mg-1.47Si合金,SiO2添加量為0.5、1、2、3 v01.%時復合材料抗拉強度依次提高了9.2%、18.4%、23.7%和26.1%,伸長率則依次降低了6.5%、12.4%、32.8%和59.5%。經(jīng)T6熱處理及多向鍛造后,添加1 vol.%SiO2所制備的復合材料伸長率可達19.83%,較鑄態(tài)時提高313.9%,斷裂方式也由鑄態(tài)時的脆韌混合斷裂轉(zhuǎn)化為完全韌性斷裂。以不同變形條件對T6+MF態(tài)1 vol.%SiO2復合材料進行高溫拉伸試驗表明：隨著溫度升高、應(yīng)變速率降低,變形最大真應(yīng)力值減小,伸長率增大。在560℃,10-4 s-1條件下復合材料的伸長率可達126%。特征參數(shù)m值隨溫度提高而增大,試驗溫度范圍內(nèi)m值均小于0.3,但進一步升高溫度,m值可能繼續(xù)增大。特征參數(shù)Q值遠大于A1的自擴散激活能,可推斷這是高溫拉伸過程中動態(tài)再結(jié)晶所引發(fā)的晶界滑動變形機制在起作用。復合材料高溫拉伸斷口主要由韌窩構(gòu)成,呈延性斷裂特征。韌窩尺寸及形貌隨溫度降低與應(yīng)變速率增大而逐漸變小變淺。斷裂過程中發(fā)生了空洞的形核、長大與連接�？斩炊嘈纬捎诰Ы绮灰�(guī)則處,隨著高溫變形的進行,空洞尺寸不斷增大,空洞長大機制也由擴散控制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變控制為主。
【關(guān)鍵詞】：原位合成 亞微米SiO_2顆粒 顯微組織 拉伸性能
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 選題背景11-12
• 1.2 原位PRAMCs概述12-18
• 1.2.1 PRAMCs概述12-13
• 1.2.2 原位PRAMCs的特點及性能13-15
• 1.2.3 原位PRAMCs的制備工藝15-17
• 1.2.4 原位亞微米PRAMCs的顆粒分散工藝17-18
• 1.3 超塑性綜述18-22
• 1.3.1 超塑性概念及特征18-20
• 1.3.2 超塑性研究歷程20-21
• 1.3.3 超塑性應(yīng)用與發(fā)展趨勢21-22
• 1.4 PRAMCs超塑性22-25
• 1.4.1 PRAMCs超塑性研究進展22-23
• 1.4.2 PRAMCs超塑性變形機制23-24
• 1.4.3 PRAMCs超塑性發(fā)展方向24-25
• 1.5 課題研究內(nèi)容25-26
• 第二章 試驗材料及試驗方法26-33
• 2.1 試驗材料及反應(yīng)體系設(shè)計26-28
• 2.1.1 基體材料26-27
• 2.1.2 增強體材料27-28
• 2.2 試驗主要設(shè)備28-30
• 2.2.1 熔煉及輔助設(shè)備28-29
• 2.2.2 粉末預處理設(shè)備29
• 2.2.3 鍛造及熱處理設(shè)備29-30
• 2.2.4 高溫拉伸設(shè)備30
• 2.3 材料分析測試方法30-33
• 2.3.1 金相組織分析(OM)30
• 2.3.2 掃描電鏡(SEM)及能譜分析(EDS)30-31
• 2.3.3 X射線衍射分析31
• 2.3.4 常溫拉伸試驗31
• 2.3.5 單向高溫拉伸試驗31-33
• 第三章 復合材料組織及性能33-50
• 3.1 引言33
• 3.2 復合材料的制備及加工藝33-36
• 3.2.1 亞微米SiO_2粉末預處理33-34
• 3.2.2 熔體直接反應(yīng)結(jié)合刀片高速剪切工藝34-35
• 3.2.3 熱處理及鍛造工藝35-36
• 3.3 復合材料相組成及反應(yīng)過程熱力學分析36-39
• 3.4 復合材料微觀組織研究39-43
• 3.4.1 SiO_2顆粒添加量對鑄態(tài)復合材料微觀組織的影響39-41
• 3.4.2 T6熱處理對復合材料微觀組織的影響41-42
• 3.4.3 多向鍛造對復合材料微觀組織的影響42-43
• 3.5 復合材料常溫拉伸性能研究43-48
• 3.5.1 SiO_2顆粒添加量對鑄態(tài)復合材料常溫拉伸性能的影響43-45
• 3.5.2 T6熱處理及鍛造對復合材料常溫拉伸性能的影響45-46
• 3.5.3 SiO_2顆粒添加量對鑄態(tài)復合材料拉伸斷口形貌的影響46-47
• 3.5.4 T6熱處理及多向鍛造對復合材料斷口形貌的影響47-48
• 3.6 本章小結(jié)48-50
• 第四章 復合材料超塑性研究50-62
• 4.1 引言50
• 4.2 高溫拉伸真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征分析50-54
• 4.3 特征參數(shù)m值分析54-56
• 4.4 特征參數(shù)Q值分析56-57
• 4.5 高溫拉伸斷口形貌及斷裂機制分析57-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 主要結(jié)論62-64
• 參考文獻64-70
• 致謝70-71
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文71

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本文編號：594539