硕士论文-原位Mg2SiAM60复合材料组织和流变性能的研究

南昌大学硕士学位论文原位Mg,2Si/AM60复合材料组织和流变性能的研究姓名：刘晖晖申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：陈国香;闫洪20090601原位Mg,2Si/AM60复合材料组织和流变性能的研究作者：刘晖晖学位授予单位：南昌大学相似文献(10条)1.期刊论文李元元.田文峰.胡侨丹.严有为.LiYuanyuan.TianWenfeng.HuQiaodan.YanYouweiSi及变质处理对Mg2Si/Mg复合材料的影响-特种铸造及有色合金2007,27(4)分析了Mg-Si二元合金直接原位形成Mg2Si/Mg复合材料的过程,研究了Si含量以及变质处理对复合材料组织和性能的影响.试验结果表明,随着合金中Si含量的增加,合金的流动性降低,复合材料中原位Mg2Si的数量增多,树枝晶形态更为发达;对优化的Mg-8Si合金,进行混合稀土(MM)和Sb变质处理,可明显改善Mg2Si的形态和分布,但Sb变质的效果要好于MM.合金经质量分数为1.2%的Sb变质处理后,Mg2Si以颗粒状均匀分布在Mg基体中,从而使复合材料具有较好的耐磨性.2.会议论文李元元.胡侨丹.严有为Si含量及变质处理对原位Mg2Si/Mg复合材料的影响2006分析了Mg-Si二元合金直接原位形成Mh2Si/Mg复合材料的过程,研究了合金中Si含量以及变质处理对复合材料组织和性能的影响.试验结果表明:随着合金中Si含量的增加,合金的流动性降低,复合材料中原位Mg2Si的数量增多,树枝晶形态更为发达;对优选的Mg-8Si合金,进行混合稀土(MM)和Sb变质处理,可明显改善Mg2Si的形态和分布,但Sb变质的效果要好于MM.合金经1.2Sb变质处理后,Mg2Si以颗粒状均匀分布在Mg基体中,从而使复合材料具有较好的耐磨性.3.学位论文任波原位合成Mg,2Si/Al复合材料微观组织及力学性能研究2007本文采用熔体原位合成技术,通过添加适量的Mg、Si元素,制备出不同Mg2Si含量的Mg,2Si/Al基复合材料,采用正交试验法探索了Mg2Si/Al基复合材料的最佳试验工艺参数,通过添加P、Sb、.Re及过剩Si等方法对初晶Mg2Si进行变质处理.对不同变质工艺后合金的微观组织、硬度、强度、冲击韧度和耐磨性能进行了研究,对不同元素对初晶Mg2Si颗粒的变质机理和对合金力学性能、耐磨性能的影响规律进行了探索,结果发现:Mg,2Si含量对初晶Mg,2Si的尺寸影响最大,熔体的保温时间和浇注温度对初晶Mg,2Si的形貌具有重要影响;获得良好Mg,2Si颗粒尺寸和形貌的最优化工艺为:10﹪Mg2Si含量,在765℃保温15分钟后浇铸.过剩Si、P和Sb能够有效改善20﹪Mg,2Si/Al复合材料的组织,随着合金元素的增加,初晶Mg,2Si的尺寸逐渐减小,形状逐渐改善.当分别加入5﹪过剩Si、0.5﹪P时,合金具有最佳的变质效果,初晶Mg,2Si尺寸最小,形貌由大枝晶转变为小枝晶或颗粒状;当加入0.4﹪Sb时,初晶Mg,2aSi和共晶组织均具有最好的细化效果;Sb与Re复合变质对初晶Mg,2Si也具有一定细化效果,当联合加入0.6﹪Sb与0.8﹪Re时细化效果最好.过剩Si、P和Sb元素的加入,能有效提高20﹪Mg,2Si/Al复合材料的力学性能.当过剩Si含量为8﹪时合金具有最高的硬度;含有0,5﹪P和0.4﹪Sb的复合材料具有最高的硬度和抗拉强度;而加入0.40﹪Sb在获得最佳力学性能的同时获得了最佳的冲击韧度.低钛铝合金中Ti元素的存在有益于材料的强度和冲击韧度的提高.复合材料的拉伸和冲击断口分析表明,材料的断裂过程中主要是脆性断裂,Mg,2Si颗粒的解理断裂是合金断裂的主要机制.含有5﹪过剩Si和0.4﹪Sb的复合材料具有最佳耐磨性能.用低Ti铝合金制备的复合材料的耐磨性能优于纯铝制备的复合材料.合金元素改善复合材料的耐磨性能与Mg,2Si颗粒的细化及基体强度的增加等因素有关.磨损机制主要是磨粒磨损,还伴随有氧化磨损.4.会议论文陈荐.沈保罗Si对Al-Si合金及Al,2O,3f/Al-Si复合材料耐磨性的影响1997该文研究了Ｓｉ含量及变质处理对Ａｌ－Ｓｉ合金及Ａｌ〈，２〉Ｏ〈，３〉ｆ／Ａｌ－Ｓｉ复合材料润滑磨损特性的影响。结果表明：随Ｓｉ含量的增加，Ａｌ－Ｓｉ合金的耐磨性显著提高，而复合材料耐磨性有所降低。变质处理降低了Ａｌ－Ｓｉ合金耐磨性，但对复合材料耐磨性影响不大。5.期刊论文孙丰泉.王小东.严有为Sb对原位Mg2Si/Mg复合材料组织的影响-特种铸造及有色合金2005,25(1)利用Mg-Si二元合金结晶的特点,在普通重力铸造的条件下,制备了原位Mg2Si/Mg复合材料,着重研究了Sb对复合材料中Mg2Si增强相形态的影响.结果表明,在Mg-10Si合金中,加入质量分数为0.8%的Sb,不仅促进了Mg2Si的均匀形核,而且Sb偏析于Mg2Si的界面上,阻止了Mg2Si的进一步长大.原位Mg2Si的形态由粗大的树枝状转变成均匀分布的颗粒状,形成了较理想的Mg2Si颗粒增强Mg基复合材料的组织.6.学位论文陈晓原位自生颗粒增强镁基复合材料的研究2005镁合金具有密度小，比强度和比刚度高，良好的阻尼减震性能，机械加工方便，特别是易于回收利用，具有环保特性；而且在自然界中镁的资源十分丰富。镁的这些优点使其被公认为是面向21世纪的高新技术产业中最有希望大量采用的金属材料之一。但是现有镁合金存在着弹性模量低，强度低，耐磨性能差，耐热性能差等不足，这极大地制约了镁合金的发展应用。向镁合金中加入高强度、高弹性模量、高熔点的纤维、晶须或颗粒等制成镁基复合材料，是提高镁合金性能的有效途径之一。本文针对镁合金的高温强度与蠕变性能较差的缺点，以工业上广泛应用的低成本的ZM5镁合金为基体，通过原位复合技术获得自生的TiC、MgO或Mg2Si颗粒增强的镁基复合材料，提高材料的高温强度和抗蠕变性能，促进其在200℃左右的高温领域下应用。在真空感应炉中氩气保护下，通过在镁合金熔体中分别加入Ti-C-Al粉末预制块、SiO2或Si等获得自生的TiC、MgO或Mg2Si颗粒增强镁基复合材料。通过光学显微镜、SEM、TEM、XRD、EDAX、电子拉伸机和高温蠕变仪等分析测试手段，对自生颗粒增强的镁基复合材料的制备工艺、组织结构及力学性能等进行系统的研究。主要研究结果如下：1、对放热反应法、直接反应法和铸造法三种原位复合工艺制备TiC、MgO和Mg2Si粒子增强镁基复合材料的制备机理及工艺、显微组织和力学性能的系统研究和比较发现，用铸造法制备的自生Mg2Si增强镁基复合材料，不仅工艺简单，而且有良好的力学性能，尤其是高温性能，因而有很好的工业应用前景。采用放热反应法在Mg液中加入Ti-C-Al、Ti-C或Ti-C-Mg粉末预制块均能得到TiC粒子，但反应获得的TiC粒子烧结严重，无法获得分布均匀的镁基复合材料；采用两步法，即先制备出TiCp/Al预制块，然后将其加入镁熔体中，通过优化工艺成功地制备出TiC粒子分布均匀的TiCp/ZM5复合材料，并提出了TiCp/Al预制块在镁液中的熔化机理。TiCp/Al预制块在Mg液中的熔化机理是基体Al熔化扩散进入到Mg液中，而聚集的TiC粒子需通过剪切破坏和Mg液流动才能进入到Mg液中。TiC粒子与ZM5基体之间的界面洁净，没有明显的界面产物产生；TiCp/ZM5复合材料中，加入TiC粒子后，基体合金晶粒明显细化，γ(Mg17Al12)相变细小。TiCp/ZM5复合材料的抗拉强度、屈服强度、硬度和耐磨性明显高于ZM5合金，但伸长率有所降低。对直接反应法制备MgO增强镁基复合材料的研究表明：虽然反应添加物SiO2、B2O3、Al2O3在热力学上都能与Mg液原位反应生成MgO增强相，但动力学试验发现，在镁液的熔化温度范围，只有SiO2易于与Mg反应获得MgO，用Al2O3和B2O3作为反应物，很难得到所需的MgO粒子。在镁液中直接加入SiO2反应生成的MgO大多沉积在坩埚底部，必须通过机械搅拌才能获得分布均匀的MgO粒子增强镁基复合材料。该材料具有良好的力学性能，尤其是高温强度。采用铸造法，在镁液中加入Si可直接获得自生Mg2Si相增强的镁基复合材料，具有良好的力学性能，尤其是高温强度。与制备TiCp/ZM5复合材料的放热反应法和MgO/Mg复合材料的直接反应法相比，该法不需增加机械搅拌工艺，工艺最为简单。2、对铸造法制备的自生Mg2Si/ZM5复合材料进行系统的研究表明：自生Mg2Si/ZM5复合材料中Mg2Si以初生相和共晶相两种形式存在，共晶的Mg2Si为不规则的汉字状，初生的Mg2Si为块状或树枝状。Si加入量对Mg2Si形态影响规律为：当Si加入量较少时(≤1.0％)，主要形成共晶的汉字状Mg2Si相；当Si加入量中等时(1.5％左右)，形成块状的初生Mg2Si相和汉字状共晶Mg2Si相；Si加入量较高时(≥2.0％)，形成树枝状的初生Mg2Si相和汉字状的共晶Mg2Si相，且加入的Si量越多，树枝越发达。利用SEM技术分析并揭示Mg2Si相的固-液界面结构是小平面界面，其长大机理为台阶生长机制。固溶处理时，Mg2Si/ZM5复合材料中的Mg2Si相难于固溶到基体中，表现出良好的热稳定性。时效时，Mg2Si/ZM5复合材料与ZM5合金相似，过饱和固溶体不经过任何中间阶段直接析出非共格的平衡相γ(Mg17Al12)，γ相以连续析出和非连续析出两种方式析出。非连续析出相在晶界处形成，向晶内长大。Mg2Si相可减少非连续析出物的数量，而使连续析出物数量增加。众所周知，连续析出相的性能要优于非连续析出相，因而，Mg2Si的存在有利于提高材料的性能。能谱分析表明，析出的γ相中不含Si元素。在铸态和T6处理态下，Mg2Si/ZM5复合材料的室温与高温(200℃)强度都比ZM5合金高。加入1.5％Si形成的Mg2Si/ZM5复合材料强度最好。铸态和T6态下，高温(200℃)屈服强度分别比ZM5合金高25.7％和13.4％，但伸长率均有所降低。Mg2Si/ZM5复合材料的蠕变性能明显高于ZM5合金。在175℃，50MPa条件下，其蠕变性能提高得最多：蠕变速率显著降低，仅为ZM5合金的13.6％；蠕变寿命显著提高，达171.2h，是ZM5合金的5.84倍。Mg2Si/ZM5复合材料的蠕变机制是第二相颗粒增强机制。3、通过对自生Mg2Si/ZM5复合材料的变质研究表明：Sr和Ca对Mg2Si/ZM5基复合材料中的增强相Mg2Si有着较明显的变质效果。Mg2Si/ZM5复合材料中，加入Sr或Ca后，Mg2Si相由粗大的树枝状、块状或汉字状变为细小的多角形块状。Sr和Ca的加入量都有一个合适值。TEM及能谱分析表明，Sr和Ca都是一种表面活性剂，易吸附在Mg2Si相表面。Sr元素还能进入到Mg2Si相中，改善其形态。Ca能固溶于Mg17Al12相中，提高其热稳定性，固溶处理时，延缓了Mg17Al12相的溶解，延长了固溶时间；时效处理时，Ca的加入，抑制了Mg17Al12相的非连续析出。Sr和Ca的加入可明显提高材料的室温与高温力学性能，尤其是在提高高温强度的同时，其高温下的塑性仍得到较大幅度的提高。用Ca变质的Mg2Si/ZM5复合材料高温(200℃)蠕变性能显著提高。用0.1％Ca变质后的Mg2Si尺寸比用0.3Sr％的小，同时加入0.1Ca％+0.3Sr％变质的Mg2Si尺寸比单独加入的略大。用Sr变质后的复合材料在室温和高温拉伸时的伸长率都比用Ca和Ca、Sr联合变质的高，但屈服强度比它们低。7.期刊论文王军.孙铁提高奥氏体耐磨钢耐磨性的几种方法-新疆钢铁2001,(2)简述了提高奥氏体耐磨钢的几种方法:双金属复合材料,新型奥氏体耐磨钢,硬化处理,变质处理.通过这些途径,可以生产出理想的高锰钢换代产品.8.会议论文李冲.刘相法Al-P和Al-Ti-B对Mg2SiAl复合材料显微