ECAP變形SiCp-AZ91鎂基復(fù)合材料的顯微組織與性能.pdf

1、本文利用攪拌鑄造法制備了5μm5vol.％SiCp/AZ91鎂基復(fù)合材料，并分別對(duì)鑄態(tài)和擠壓態(tài)5μm5vol.%SiCp/AZ91鎂基復(fù)合材料進(jìn)行等通道角擠壓(ECAP)變形。采用光學(xué)顯微鏡(OM)，掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)對(duì)材料的顯微組織進(jìn)行觀察；采用中子衍射對(duì)ECAP變形前后擠壓態(tài)復(fù)合材料的織構(gòu)演變進(jìn)行分析；利用拉伸和壓縮試驗(yàn)測(cè)試了材料的室溫力學(xué)性能；采用機(jī)械動(dòng)態(tài)分析儀(DMA)測(cè)試了ECAP變形前后復(fù)合材料的阻尼性能

2、。
　　研究結(jié)果表明：ECAP變形可以有效地消除鑄態(tài)SiCp/AZ91復(fù)合材料中SiCp的“項(xiàng)鏈狀”分布，改善了SiCp在鑄態(tài)和擠壓態(tài)復(fù)合材料中的分布，并且隨著ECAP變形溫度和道次的增加，SiCp的分布更加均勻，其分布接近泊松理論分布，顆粒大小無明顯變化。與鑄態(tài)AZ91合金相比，鑄態(tài)復(fù)合材料的晶粒尺寸明顯細(xì)化，這是由于SiCp促進(jìn)了再結(jié)晶形核，并且阻礙晶粒界面的移動(dòng)，從而阻止晶粒長(zhǎng)大。鑄態(tài)和擠壓態(tài)SiCp/AZ91復(fù)合材料經(jīng)過E

3、CAP變形后，發(fā)生了不同程度的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶，晶粒顯著細(xì)化。經(jīng)過400℃下3道次變形后，鑄態(tài)復(fù)合材料的晶粒尺寸達(dá)到2μm左右；經(jīng)過300℃下3道次變形后，擠壓態(tài)復(fù)合材料的晶粒尺寸達(dá)到1μm以下。
　　鑄態(tài)復(fù)合材料的織構(gòu)為隨機(jī)性織構(gòu)，經(jīng)熱擠壓后，復(fù)合材料中大多數(shù)晶粒的{0002}基面和1010<>方向與擠壓方向平行，即形成了{(lán)0002}1010<>纖維織構(gòu)。擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)過1道次的ECAP變形后，一部分基面發(fā)生偏轉(zhuǎn)，織構(gòu)組分發(fā)生改變，

4、且隨著變形溫度的增加，{0002}極圖的強(qiáng)度減弱。300℃下隨ECAP變形道次的增加，基體合金的一部分基面向與擠壓方向約成45o角的方向傾轉(zhuǎn)，且強(qiáng)度逐漸增加，這將利于基面滑移。
　　鑄態(tài)復(fù)合材料經(jīng)過在不同溫度下1道次ECAP變形后，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有所提高，延伸率變化不明顯。在350℃、400℃下，隨著道次的增加，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸增加，延伸率有所增加，認(rèn)為這是由于晶粒逐漸細(xì)化的結(jié)果，SiC顆粒的均勻分布有利于復(fù)合材料強(qiáng)

5、度和塑性的提高。
　　擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)過在不同溫度下1道次ECAP變形后，其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有所提高，延伸率變化不明顯。同時(shí)，隨著ECAP變形溫度的增加，屈服強(qiáng)度逐漸降低，晶粒度對(duì)其起主導(dǎo)作用。在300℃下，隨著變形道次的增加，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度逐漸增加，延伸率變化不明顯，這表明此時(shí)基體合金的細(xì)晶強(qiáng)化作用大于織構(gòu)軟化，同時(shí)顆粒的均勻分布及其與基體界面結(jié)合強(qiáng)度的提高也有利于復(fù)合材料性力學(xué)能的改善。擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)過壓縮后，其抗壓

6、強(qiáng)度均明顯高于抗拉強(qiáng)度，拉/壓非對(duì)稱性較高，但隨著ECAP變形道次的增加，抗壓強(qiáng)度逐漸降低，抗壓強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度的比值呈下降趨勢(shì)，而且平行與垂直方向的抗壓強(qiáng)度比值也呈下降趨勢(shì)，這表明晶粒細(xì)化和織構(gòu)調(diào)整導(dǎo)致復(fù)合材料的力學(xué)性能各向異性降低。
　　鑄態(tài)和擠壓態(tài)復(fù)合材料經(jīng)過ECAP變形后，其室溫阻尼－應(yīng)變振幅曲線表現(xiàn)出應(yīng)變振幅相關(guān)和無關(guān)兩部分，并且曲線可以采用G-L位錯(cuò)釘扎模型給予很好的解析。經(jīng)過ECAP變形后的復(fù)合材料阻尼性能隨溫度的升高