Cf-Mg-Gd-Zn復(fù)合材料微觀組織及力學(xué)行為研究.pdf

1、為了改善界面結(jié)構(gòu)，抑制脆性相的生成，本文通過在基體鎂合金中加入特定比例的Gd和Zn元素，將LPSO相引入Cf/Mg復(fù)合材料中。本文通過壓力浸滲法制備了Cf/Mg-Gd-Zn復(fù)合材料，利用掃描電鏡（SEM）、透射電鏡（TEM）、能譜儀（EDS）等儀器對復(fù)合材料的顯微組織進(jìn)行觀察分析，采用電子萬能材料試驗機(jī)對復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行測試，以獲得復(fù)合材料中以LPSO相為主的微觀組織對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律。
　　研究表明，在Cf/Mg

2、-Gd-Zn復(fù)合材料的界面和基體中均存在LPSO相。界面處的LPSO相呈針狀，在碳纖維表面或Mg-Gd相表面形核，垂直于碳纖維軸向生長，尺寸為500-1000nm，化學(xué)成分為Mg79.05Gd19.88Zn1.07(at.％)；基體中存在針狀和短棒狀兩種LPSO相，其中針狀相與碳纖維呈一定角度平行排列，尺寸約為100-1000nm，而短棒狀的LPSO相則均勻分布在基體中，尺寸約為100-400nm，二者的化學(xué)成分均為Mg78.41Zn2

3、1.58Gd0.01(at.%)。由于高體積分?jǐn)?shù)碳纖維的影響，復(fù)合材料中的LPSO相與稀土鎂合金中的相比，在形態(tài)、成分和晶體結(jié)構(gòu)上均有較大差別。
　　本文制備的Cf/Mg-Gd-Zn復(fù)合材料中，碳纖維分布均勻，無明顯的夾雜和孔洞。Gd元素在碳纖維表面偏聚，形成結(jié)晶狀況不太好的Mg-Gd稀土層，厚度約為100-300nm，而Zn則均勻分布在鎂基體中。復(fù)合材料中存在復(fù)雜的析出行為，除LPSO相之外，還發(fā)現(xiàn)了Mg3Gd和Mg5Gd兩種M

4、g-Gd相和彌散分布的Mg-Zn等相。另外，還在復(fù)合材料的近界面區(qū)發(fā)現(xiàn)了位錯與析出相的纏結(jié)。
　　在Cf/Mg復(fù)合材料中引入LPSO相，改善了復(fù)合材料的層間剪切性能和縱向彎曲性能。測試結(jié)果表明，層間剪切強(qiáng)度和縱向彎曲強(qiáng)度分別提高到61.2±3.3MPa和1479.0±117.5MPa，與未添加合金元素的Cf/Mg復(fù)合材料相比，分別提高了26.4%和25.7%。界面處的LPSO相的強(qiáng)化作用主要表現(xiàn)為使界面結(jié)合適中，同時抑制了脆性Mg