原位合成Mg2Sip-6061復(fù)合材料及其超塑性研究.pdf

1、本文以純Al、純Mg和Al-20Si合金為原料，采用熔體直接反應(yīng)法，成功制備了Mg2Sip/6061復(fù)合材料。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射儀等多種現(xiàn)代分析手段，研究了熱處理、稀土Y以及超聲對復(fù)合材料微觀組織、內(nèi)生增強(qiáng)顆粒大小、形貌和分布的影響，測試了復(fù)合材料的室溫力學(xué)性能及超塑性，并分析了各自的作用機(jī)理。
　　 反應(yīng)溫度為750℃，保溫時(shí)間為20min時(shí)，通過在Al熔體中添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Mg、Si制備Mg2Sip/60

2、61復(fù)合材料，生成的Mg2Si相平均尺寸為10μm，主要呈枝晶狀和網(wǎng)狀分布于晶界處。隨著生成的Mg2Si顆粒體積分?jǐn)?shù)增多，基體的晶粒得到明顯細(xì)化。
　　 含4％wt.Mg2Si相的Mg2Sip/6061復(fù)合材料經(jīng)T6處理（530℃固溶6h+173℃時(shí)效5h）后，Mg2Si相的形貌有了明顯的變化，由原來在晶界處以網(wǎng)格狀分布變成以短棒狀和球狀顆粒的形式分布，其平均尺寸從未熱處理的10μm減小到4μm，此時(shí)復(fù)合材料的室溫抗拉強(qiáng)度σb、

3、伸長率δ分別為280MPa和9％。
　　 添加不同含量（0.1wt.％～0.5wt.％）的稀土Y后，4wt.Mg2Sip/6061復(fù)合材料自生的Mg2Si相變得細(xì)小，分布變均勻。稀土Y+T6處理后，復(fù)合材料的增強(qiáng)體在分布、形貌及尺寸上更加優(yōu)化。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，添加過量的稀土Y（＞0.3wt.％）會(huì)對析出的第二相產(chǎn)生影響，導(dǎo)致力學(xué)性能降低。
　　 不同超聲時(shí)間對含4wt.％Mg2Si相的Mg2Sip/6061復(fù)合材料的作用結(jié)果表

4、明:在超聲功率不變的情況下，隨著超聲作用時(shí)間的增加(0s～180s)，基體的晶粒得到明顯細(xì)化。當(dāng)超聲時(shí)間為180s時(shí)，鑄錠晶粒細(xì)化最顯著，晶粒的平均尺寸從未施加超聲的40μm減小到20μm。Mg2Si相在晶界析出明顯，呈網(wǎng)格狀分布。
　　 對4％wt.Mg2Sip/6061復(fù)合材料超塑性進(jìn)行了研究，復(fù)合材料經(jīng)過多向高溫鍛造(約為430℃)后，晶粒得到不同程度的細(xì)化，晶粒的平均尺寸從40μm減小到15μm。將鍛造后的組織在不同溫度

5、(400℃、450℃、500℃)以及不同的應(yīng)變速率(10-2s-1、10-3s-1、10-4s-1)的條件下進(jìn)行高溫拉伸，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在同一應(yīng)變速率下，隨著溫度的升高，復(fù)合材料的延伸率逐漸增加;在同一溫度下，隨著應(yīng)變速率的增大延伸率逐漸減小。在500℃延伸率達(dá)到最大值(76.8％);500℃下不同應(yīng)變速率的試樣斷口的SEM形貌表明，在高應(yīng)變速率(10-2s-1)下拉伸的試樣斷口韌窩小，而在低應(yīng)變速率(10-4s-1)拉伸試樣的斷口韌窩