稀土元素作為增強(qiáng)相,在鎂基復(fù)合材料中已得到廣泛應(yīng)用。隨著碳納米材料的被發(fā)現(xiàn),碳納米管因其獨特的分子結(jié)構(gòu)、優(yōu)越的力學(xué)性能和物理性能而受到廣泛的關(guān)注,并逐漸用于作為鎂基復(fù)合材料的增強(qiáng)相。本文首先采用鑄造法制備了稀土Pr增強(qiáng)AZ91鎂基復(fù)合材料,并對該復(fù)合材料進(jìn)行了熱擠壓及T6熱處理,分析探討了稀土Pr及T6熱處理對該復(fù)合材料的微觀組織、硬度及耐磨性能的影響。然后,采用粉末冶金、真空熱壓燒結(jié)和熱擠壓工藝方法,制備了碳納米管及稀土Pr增強(qiáng)AZ91鎂基復(fù)合材料。為了改善碳納米管在AZ91鎂基復(fù)合材料中的分散均勻性以及增強(qiáng)碳納米管與鎂基體的界面結(jié)合強(qiáng)度,對碳納米管進(jìn)行了包覆TiO₂預(yù)處理。對所制備的AZ91-Pr-TiO₂@CNTs進(jìn)行了熱模擬壓縮實驗,構(gòu)建了該復(fù)合材料的本構(gòu)方程,并探討了熱成形參數(shù)對復(fù)合材料微觀組織的影響。結(jié)果如下:1)稀土Pr可以細(xì)化AZ91鎂合金的晶粒尺寸并產(chǎn)生新的增強(qiáng)相。當(dāng)Pr含量為1.0 wt.%時,細(xì)化效果最佳,其硬度達(dá)到峰值76.2 HB。AZ91-1.0%Pr合金經(jīng)過T6熱處理后,β-Mg₁₇Al

【文章來源】：南昌大學(xué)江西省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：149 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

合金微觀組織圖（a）AZ91基體（b）AZ91+RE低倍組織圖（c）AZ91+RE高倍組織圖（d）針狀相EDS能譜圖[5]

第1章緒論5了固相顆粒擴(kuò)散，促進(jìn)了合金組織中球狀顆粒的形成。并給出AZ91-Y稀土鎂合金半固態(tài)成形最佳工藝條件為加熱溫度565℃，保溫時間30min。Zarafi[5]采用液態(tài)鑄造法，采用混合稀土增強(qiáng)AZ91鎂合金，添加稀土后的合金，在溫度為25～250℃范圍內(nèi)，合金的抗磨損性能都優(yōu)于AZ91鎂合金基體。其認(rèn)為，粗大且軟的β-Mg17Al12相是導(dǎo)致AZ91鎂合金耐磨損性能變差的主要因素。添加稀土后，合金中的粗大β-Mg17Al12相得到細(xì)化并減少，從而提升合金室溫的耐磨損性能。而在高溫條件下，高強(qiáng)度、高熱穩(wěn)定的稀土相對提高合金的耐磨性起到了主要的作用。Boby[30]研究了添加混合Sn和稀土Y對AZ91鎂合金的微觀組織，力學(xué)性能和抗腐蝕性能的影響。其結(jié)果表明，添加了Sn和Y后，合金的微觀組織得到了細(xì)化，生成了新的金屬間化合物Al2Y，從而降低了β-Mg17Al12相的數(shù)量；由于Sn和Y的添加，合金的室溫力學(xué)性能也得到了提升，同時合金的抗腐蝕能力也得到了改善。Wang[31]研究了稀土Nd添加對AZ80鎂合金顯微組織及力學(xué)性能的影響，當(dāng)Nd的添加量為1.0wt.%時，合金的性能達(dá)到最佳，合金的屈服強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度和延伸率分別為103.7MPa，224.0MPa和8.4%。當(dāng)稀土含量繼續(xù)增加時，合金的晶粒尺寸有所增大，合金晶粒尺寸隨著稀土Nd的添加量的變化如圖1.2所示。圖1.2稀土Nd添加量對合金平均晶粒尺寸的影響[31]Fig.1.2AveragegrainsizeofexperimentalalloyswiththeNdaddition趙亞忠[32]研究發(fā)現(xiàn)，釹和鈰的添加使鑄態(tài)鎂合金的組織得到細(xì)化，合金中出現(xiàn)稀土相。隨著釹和鈰添加量的增加，含稀土合金相的數(shù)量增多，其形態(tài)也

第1章緒論7聲等技術(shù)，可以有利于進(jìn)一步細(xì)化晶粒。該方法屬于傳統(tǒng)鑄造方法，操作簡單，通用性強(qiáng)。2）半固態(tài)加工半固態(tài)成形加工是一種集鑄造和熱加工于一體的新工藝。它是將鎂合金基體原料加熱到固液相線之間的半固態(tài)溫度，然后加入稀土中間合金，并可以采用超聲振動加以輔助使所加稀土在半固態(tài)漿料中分散均勻，如圖1.3所示。然后在一定的壓力下將半固態(tài)漿料壓入型腔中使之成形。黃文先[36]等通過超聲振動半固態(tài)法制備的AZ91-Y稀土鎂合金，合金晶粒組織得到了明顯的細(xì)化，力學(xué)性能也得到了一定的提高。圖1.3超聲輔助半固態(tài)成形示意圖[36]Fig.1.3schematicofsemi-solidformingwithultrasonicassisted3）粉末冶金法粉末冶金法是最近幾十年來工業(yè)常用的一種方法。粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過預(yù)成形和熱壓燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類型制品的工藝技術(shù)。該方法首先是利用球磨機(jī)的轉(zhuǎn)動使金屬與稀土粉末的混合物與球磨罐內(nèi)的球磨鋼珠經(jīng)強(qiáng)烈的互相撞擊，使粉末材料發(fā)生焊合和斷裂。在一系列重復(fù)過程中可以把合金粉末粉碎為納米級別。球磨的主要作用是將多組分的混合粉末成分均勻化，同時一定程度上的細(xì)化材料顆粒尺寸。粉末冶金的工藝步驟是：①制備原料粉末；②球磨制備混合粉末；③混合粉末壓制預(yù)成型；④混合粉末燒結(jié)及后處理。通常認(rèn)為，采用粉末冶金法所制備的復(fù)合材料往往塑性較差，不適合后續(xù)的塑性加工。然而，Ma[37]等人在研究鎂合金高強(qiáng)度和高應(yīng)變速率超塑性中發(fā)現(xiàn)，

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