镁基复合材料的制备与性能研究.doc

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1、实验报告姓名：项丽丽班级：10材料学号：100118004日期：2013.11.26镁基复合材料的制备与性能研究一、实验目的:拿握并制备镁基合金复合材料的制备方法与步骤，并能够利用实验室的仪器设备测出其硬度、强度，观察其微观显微组织等各种信息。二、实验原理：以稀土La材料为主要增强相，以镁合金为基体，通过粉末冶金法制备出镁基复合材料，经过压缩力学测试以及破度检测来确定出复合材料的成分配比。将稀土X与镁合金粉末以一定的比例进行混合，然后进行装粉，经过成形和烧结，制造镁基复合材料试样。三、实验材料：镁合金AZ91(镁粉90%、铝粉9%、锌粉1%)无水乙醇、硝酸、稀土X。

2、四、实验设备：电子天平、混料机、真空干燥箱、显微硬度仪、抛光机、奥林巴斯显微摄影仪五、实验步骤及制备过程1•计算理论密度，基体体积和质量；2.将金属粉(镁粉、铝粉、锌粉)按照一定的比例称重配比混料制成AZ91,待用；3•将已分散处理的稀土La按照0.6%、0.9%、1.2%.1.5%、1.8%的比例与已制成的AZ91混合，分别在混料机混合一小时，待用；4.将己制成步骤3小的物料分别称重装粉按照己设定的工艺进行烧结制样,制成所需的试样；5.将各试样进行预磨抛光处理，待检测;六、工艺方案的确定对于力学性能的测试，本实验主要是通过六种不同配比的镁基复合材料烧结圆柱形的压缩

3、试样，对其进行力学性能测试，该工艺方案所采取的数据如下。表1压缩试样烧结工艺序号01时间(S)0120温度(°C)410500压力(KN)1015234120300900550550410202010将配好的基体、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%的物料比例按照一定的顺序装入烧结模具屮。按照表屮的工艺进行烧结。将己经烧结好的试样经冷却后进行表面预处理，处理步骤如下:(1)将压缩烧结试样先用300H的砂纸对试样表面进行粗磨；(2)然后再用2000H的砂纸进行细磨；(1)最后用无水乙醇将试样表面清洗干净，待用。七、复合材料的性能分析1•计算试样的密度质量m

4、/g高度h/mm直径d/mm体积v/cm3密度g/cm3基体2.4319.629.821.48521.636AZ91+0.6%La2.4319.49.91.49261.629AZ91+0.9%La2.519.549.91.50341.663AZ91+1.2%La2.5119.69.921.51411.658AZ91+1.5%La2.3819.629.881.50341.583AZ91+1.8%La2.3819.549.81.48521.616从上表可见，实际密度比理论密度要小。2、将处理过的试样进行硬度测试，用数显显微硬度计测定复合材料和基体合金的维氏硬度。测试过程

5、屮，复合材料和基体合金的载荷为0.lgf,加载饱和吋间为10s。随机测定5个点，然后取其平均值为测定值。如下表2：表2基体、0.6%、0.9%、1.2%、1.5%、1.8%稀土La含量的硬度值稀土La含量硬度(HV)序号12345平均值基体53.13660.942.153.649.760.6%51.77639.838.86654.360.9%51.97366.866.85161.91.2%52.655.172.480.88569.181.5%53.845.639.6503945.61.8%39.463.142.875.45254.54AZ91+La的硬度曲线onAZ

6、91+La的變度曲线團7060.—□U*f-系列1々coUZ-U100基体AZ91+0.6%LaAZ91+0.9%LaAZ91+1.2%LaAZ91+1・5%LaAZ91*1.8X从上表可见，在镁基复合材料屮，增强相La对基体起强化作用，有助于提高镁基复合材料的强度，其增强效果与增强和的含量密切相关，从表屮可以看出,加入适量的X增强相，都可使镁基复合材料的强度相应增强，而且是在0.6%到1・2%含量的范围内，镁基复合材料的强度随La含量的增大而增大；在随后继续增加到1.5%时，镁基复合材料的强度明显下降，但是又继续增加0.3%时它的强度又趁上升趋势，从而可见稀土La

7、的含量对于镁基复合材料是有增加其强度的作用的，但不是越多越好。3、观察试样的金相组织及分析图20.6%图30.9%图41.2%图51.5%图61.8%由金相图分析可见，AZ91合金主要由基体相析出的化合物相构成，另外出现化合物相MnAI呈黑色点于晶内与晶界处，它是A1溶入Mn形成的固溶体。Mgl7A112相以不铸态晶粒的晶界处，也有少部分分布于晶粒内。随La含量增加变化更加明显，稀土相AIllLa3显著增多，并且有粗化倾向。在Mg—AI基合金'I',13-Mgl7AII2相是合金在室温下的主要强化相。当L“的加入量为1.5%吋,针状的AlllLa3相大量增加，形