颗粒增强镁基复合材料的制备及力学性能

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1、沈阳工业大学硕士学位论文摘要本文以镁合金AZ91为基体，并以分别具有2¨m、10肛m和20Inn平均颗粒尺寸的SiC颗粒以及纳米尺度的si02颗粒为增强相，采用全液态搅拌铸造法制备了颗粒增强镁基复合材料SiC．／AZ91和SiO-2／AZ91。通过测量所制各的复合材料的拉伸力学性能，观察其显微组织，研究了基体晶粒大小的变化、析出相的形态以及增强相颗粒在基体中的分布，并通过扫描电镜(SEM)和x．射线衍射(XRD)等检测手段对复合材料进行了断口分析和相分析，探讨了其强化机制。研究结果表明，SiC颗粒的添加可以明显提高镁合

2、金的强度，其中SiC颗粒尺度为2uIn对AZ91镁合金的增强效果最好；SiCp／AZ91复合材料的延伸率较小，而且受温度的影响不明显，即使在2000C～300。(2的拉伸实验温度范围内，SiC以吧91复合材料的延伸率随着温度的升高仅略微增大。加入不同含量si02纳米颓粒的复合材料的力学性能不稳定，分析表明，Mg与si02之间的界面反应，是增强效果不明显的主要原因。镁基复合材料的显微组织观察表明，加入微米尺度的SiC增强颗粒明显细化了AZ91基体合金的晶粒尺寸，增强颗粒较均匀地分布在基体的晶界处。颗粒增强镁基复合材料的增

3、强机理主要是初生a．Mg相在SiC颗粒表面非均质形核及SiC颗粒阻碍初生o【一Mg相生长而对基体产生的细化以及基体中的位错增殖机制。复合材料经过热处理后?’’其强度有所提高，尤其是经过时效处理后，强度升高更为明显，其中时效处理态的SiC。(2gm)／AZ91的室温抗拉强度可达264．3MP，提高了近27．5％。复合材料中增殖的位错促进了析出相的形成。所形成的析出相会对位错起到钉扎作用，同时有利于改善增强颗粒和基体之间的界面结构。断口形貌显示，SiC颗粒与基体合金的结合良好。低温断裂断口主要由解理面和撕裂棱组成，具有明显

4、的脆f生沿晶断裂的特征；随着温度升高，断口韧性特征增强，脆性特征减弱，直至解理特征基本消失，取而代之的是大量均匀分布的韧窝。关键词：颗粒增强，镁基复合材料，力学性能，显微组织沈阳工业大学硕士学位论文FabricationandMechanicalPropertiesofParticulateReinforcingMagnesiumMatrixCompositesAbstractThemagnesiummatrixcomposites,AZ91magnesiumalloyreinforcedwithSiCparticle

5、s(averagesizesare2岬，10Innand20删m’respectively)andnanoSi02particles，havebeenfabricatedusingfluxlesscastingtechnique．MechanicalpropertiesofSiC以忆91andSiOgAZ91compositesatdifferenttemperatureandheattreatmentconditionsweredetermined．MierostructureⅥ∞observedtoinvestig

6、atechangesinmatrixgrainsize．morphologyofprecipitatesanddistributionofreinforcingparticlesinmatrix．BymeansofSEMandXRD，someanalysisonfracturesurfaceandphaseconstituentwascarriedout．AndreinforcingmechanisminmagnesiummatrixcompositesWasdiscussed．Experimentalresultss

7、howedthattheadditionofSiCparticlescouldconsiderablyimprovemechanicalpropegiesofMgalloy．AmongthethreekindsofcompositesreinforcedwithdifferentsizesofSiCparticles，SiCparticleswiththesizeof2肛lexhibitedthebeststrengtheningeffectonAZ91magnesiumalloy．TheSiCv／AZ91compos

8、itehadlowerfractureelongation，andtemperaturehadnosignificanteffectontheelongation．Eveninthetemperaturerangeof200。Cto3000C，嘶血allincreaseintesttemperature，thefractureel