發(fā)布時(shí)間：2017-12-05 17:11

  本文關(guān)鍵詞：放電等離子燒結(jié)結(jié)合熱擠壓制備納米相增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料

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【摘要】：鎂基復(fù)合材料具有許多鎂合金具有的優(yōu)點(diǎn),如密度低,比強(qiáng)度比剛度高等,同時(shí)由于基體與增強(qiáng)相的協(xié)同作用,也克服了鎂合金的一些缺點(diǎn),具有比鎂合金更好的性能,因此引起了人們的廣泛關(guān)注。制備鎂基復(fù)合材料的傳統(tǒng)方法有攪拌鑄造法、擠壓滲透法、粉末冶金法等。用鑄造法制備出的材料具有縮孔、縮松等缺陷,而后兩者制備過程復(fù)雜,危險(xiǎn)系數(shù)較大。放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)是近年來新發(fā)展起來的一門燒結(jié)技術(shù),它具有燒結(jié)速度快,制備樣品質(zhì)量高,燒結(jié)更穩(wěn)定更環(huán)保等優(yōu)勢。因此,本研究采用放電等離子燒結(jié)結(jié)合熱擠壓制備出Mg-1Al-xCNTs(x=0.08,0.15,0.30,0.60 wt.%)與Mg-1Al-xSiC(x=0.3,0.6,1.2,2.4 wt.%)鎂基復(fù)合材料,對其顯微組織演變、密度、硬度、拉伸、壓縮性能進(jìn)行了研究,并揭示了納米相增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料的機(jī)理。對于Mg-1Al-xCNTs鎂基復(fù)合材料,顯微組織觀察發(fā)現(xiàn),Al-CNTs增強(qiáng)相顆粒均勻的分布在鎂基體中。機(jī)械性能測試發(fā)現(xiàn),和用同樣方法制備出的純Mg相比,SPS結(jié)合熱擠壓工藝制備出的Mg-1Al-xCNTs鎂基復(fù)合材料的拉伸性能和壓縮性能均得到了很大的提升。其中,Mg-1Al-0.15CNTs鎂基復(fù)合材料具有最好的機(jī)械性能,相對于純鎂,其具有更高的拉伸屈服強(qiáng)度(157MPa vs.98MPa,提升約60%)、拉伸極限強(qiáng)度(271MPa vs.188MPa,提升約44%)、壓縮屈服強(qiáng)度(118MPa vs.81MPa,提升約46%)和壓縮極限強(qiáng)度(321MPa vs.255MPa,提升約26%);同時(shí)它還具有較高的拉伸延伸率和壓縮率,分別為8.8%和17.9%。Mg-1Al-xCNTs鎂基復(fù)合材料機(jī)械性能的提高可以歸因于Hall-Petch增強(qiáng)機(jī)制,Orowan增強(qiáng)機(jī)制,彈性模量錯(cuò)配增強(qiáng)機(jī)制和熱膨脹系數(shù)錯(cuò)配增強(qiáng)機(jī)制,以及載荷傳遞增強(qiáng)機(jī)制。對于Mg-1Al-x SiC鎂基復(fù)合材料,顯微組織觀察結(jié)果表明,盡管Mg基體中局部有聚集的納米SiC,但大部分納米SiC仍均勻的分布在基體中。相對于用同樣方法制備出的純Mg,Mg-1Al-xSi C鎂基復(fù)合材料的拉伸性能和壓縮性能也得到了大幅度提高。例如,相對于純Mg,Mg-1Al-1.2Si C鎂基復(fù)合材料具有更高的拉伸屈服強(qiáng)度(176MPa vs.98MPa,提升約80%)、拉伸極限強(qiáng)度(246MPa vs.188MPa,提升約31%)、壓縮屈服強(qiáng)度(140MPa vs.81MPa,提升約73%)和壓縮極限強(qiáng)度(338MPa vs.255MPa,提升約33%)。熱膨脹系數(shù)(CTE)錯(cuò)配增強(qiáng)機(jī)制、Orowan增強(qiáng)機(jī)制和載荷傳遞增強(qiáng)機(jī)制共同導(dǎo)致了Mg-1Al-xSiC鎂基復(fù)合材料強(qiáng)度的提高。
【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】：2017
【分類號】：TB333

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本文編號：1255557