本文關(guān)鍵詞：超聲輔助粉末熱壓半固態(tài)成形法制備納米SiC顆粒增強(qiáng)Mg-9Al鎂基復(fù)合材料組織及力學(xué)性能研究

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【摘要】：納米SiC顆粒(n-SiCp)增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料以其密度低、強(qiáng)度高、資源豐富的優(yōu)勢(shì)成為了21世紀(jì)具有競(jìng)爭(zhēng)力的輕量化、高性能結(jié)構(gòu)材料,但是制備出含量高且均勻分散的n-SiCp增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料仍然面臨著挑戰(zhàn)。為了解決此類問題,本文采用超聲輔助粉末熱壓半固態(tài)成形技術(shù)制備了具有優(yōu)異性能的n-SiCp/Mg-9Al鎂基復(fù)合材料,系統(tǒng)地研究了制備工藝參數(shù)對(duì)n-SiCp/Mg-9Al鎂基復(fù)合材料的微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律。利用XRD、光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡等檢測(cè)設(shè)備研究了不同熱壓溫度和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料顯微組織;利用顯微硬度儀和電子萬能試驗(yàn)機(jī)等設(shè)備測(cè)試了不同工藝參數(shù)下制備的n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料室溫力學(xué)性能和高溫力學(xué)性能。研究結(jié)果表明:粉末熱壓成型技術(shù)能夠使n-SiCp良好地分散在n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料中,并且隨著熱壓溫度的升高,n-SiCp的團(tuán)聚現(xiàn)象先減少后增加,復(fù)合材料的致密度呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),當(dāng)熱壓溫度為510℃時(shí),復(fù)合材料的致密度最高,晶粒尺寸最為細(xì)小,材料中n-SiCp分散最均勻,且均勻分散的n-SiCp與基體界面結(jié)合良好,無界面反應(yīng)發(fā)生。n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料的室溫力學(xué)性能隨著熱壓溫度的升高而先升高后降低,在510℃制備的復(fù)合材料顯微硬度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率均達(dá)到最大值,并且復(fù)合材料在200℃高溫條件下表現(xiàn)出了良好的高溫塑性。n-SiCp的加入減小了Al元素向鎂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散的截面,延長(zhǎng)了Al元素體擴(kuò)散的路徑,從而阻礙了Al元素向鎂顆粒內(nèi)部的擴(kuò)散。當(dāng)n-SiCp的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加時(shí),n-SiCp對(duì)Al元素的擴(kuò)散阻礙作用逐漸增強(qiáng),復(fù)合材料的致密度逐漸降低。n-SiCp的加入有效地細(xì)化了基體合金的晶粒,n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料的晶粒尺寸隨著n-SiCp質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而先減小后增大。復(fù)合材料的力學(xué)性能隨著n-SiCp含量的增加而呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢(shì),7.5 wt%n-SiCp/Mg-9Al復(fù)合材料室溫力學(xué)性能最好,其顯微硬度、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率分別達(dá)到206HV、191MPa、248MPa和5.3%,相比Mg-9Al合金分別提高了141.8%、67.5%、45.9%和112%,n-SiCp對(duì)復(fù)合材料的強(qiáng)度增加主要?dú)w結(jié)于細(xì)晶強(qiáng)化、Orowan強(qiáng)化和載荷的傳遞強(qiáng)化效應(yīng)。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB333

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1271929