超聲場下反應(yīng)合成Mg-,2-Si-AZ91D復合材料的組織及性能研究.pdf

1、本文以AZ91D-A12(SiO3)3為反應(yīng)體系，采用超聲場下熔體反應(yīng)合成技術(shù)，成功制備了Mg2Si顆粒增強鎂基復合材料。利用X-射線衍射儀(XRD)、光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)、磨損性能以及拉伸性能測試等分析手段，研究了復合材料的凝固組織、力學性能、磨損性能以及內(nèi)生顆粒的形貌、大小、分布特征，并探討了相關(guān)的作用機制。
　　 復合材料的凝固組織實驗結(jié)果表明：復合材料的凝固組織與A12(SiO3)3添

2、加量有關(guān)：添加量小于2wt.％時，可細化合金組織，Mg2Si相為針狀和長條狀；添加量為3wt.％時，合金組織有所粗化和長大，Mg2Si顆粒尺寸較大，呈現(xiàn)不規(guī)則的花紋狀。繼續(xù)添加反應(yīng)物至4wt.％時，基體材料組織和顆粒尺寸不斷粗化，顆粒呈現(xiàn)塊狀。添加合金元素Sr、Ba和Ce后，可以顯著細化復合材料凝固組織和Mg2Si相的尺寸，優(yōu)化Mg2Si相形態(tài)，同時添加Sr、Ba和Ce時細化效果最優(yōu)。對復合材料施加高能超聲場，可以顯著細化復合材料凝固組

3、織，改變Mg2Si相形態(tài)，當超聲作用時間為7min，輸出功率為1.2kW時，基體組織、Mg2Si顆粒尺寸最為細小，形貌為塊狀和球狀，在基體中均勻分布。
　　 復合材料的力學性能實驗研究結(jié)果表明：隨著A12(SiO3)3添加量的增加，復合材料的室溫抗拉強度σb不斷提高，而延伸率δ則呈下降趨勢；當A12(SiO3)3的添加量為3wt.％時，復合材料的抗拉強度最高，達到了178.6MPa。向復合材料中復合添加Sr、Ba和Ce元素，可以

4、提高基體合金和復合材料的室溫拉伸強度σb和延伸率δ，當Sr、Ba和Ce同時添加時，基體合金以及復合材料的室溫抗拉強度σb和延伸率δ達到最佳值，分別為195.4MPa、1.86％以及210.2MPa和1.79％。在復合材料的制備過程中施加高能超聲場，可以提高復合材料室溫抗拉強度σb和延伸率δ，隨著超聲作用時間和輸出功率的增加，復合材料的力學性能逐漸提高，當超聲作用時間為7min，輸出功率為1.2kW時，復合材料的抗拉強度達到最大值，為20