B4C-AZ91復合材料組織與性能研究.pdf

1、本文采用壓力浸滲法制備了增強體粒徑分別為4.5μm和17.5μm，體積分數(shù)分別為50％和55%的碳化硼顆粒增強AZ91鎂基復合材料，此外還對增強體顆粒進行了預氧化處理(T=600℃，t=5min)，制備了體積分數(shù)為50%的B4C/Mg復合材料。利用光學顯微鏡和分析天平分析了六種B4Cp/Mg復合材料的顯微組織和密度，利用X射線衍射儀、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、萬能電子試驗機、熱膨脹儀等研究了復合材料的微觀組織、

2、力學性能、熱膨脹性能和尺寸穩(wěn)定性，探討了增強體粒徑、體積分數(shù)、預氧化處理等因素對復合材料性能的影響規(guī)律。
　　微觀組織觀察表明，復合材料組織致密，B4C顆粒在復合材料內(nèi)的宏觀分布比較均勻，沒有明顯的氣孔、偏聚等缺陷；透射電鏡(TEM)分析發(fā)現(xiàn)B4C/Mg界面處生成MgB2，通過對反應吉布斯自由能的計算，證明界面處發(fā)生了B2O3(l)+4Mg(l)→MgB2(s)+3MgO(s)反應。由于B2O3熔點低(450℃)，在鑄造過程中部分

3、B2O3融入Mg基體中，在基體中也生成了MgB2，其生成量與單位體積中界面面積Ic大小及B4C表面B2O3生成量有關；由于鑄造過程中熱錯配應力的存在，導致了復合材料中位錯的生成，并在顆粒尖角處有大量位錯聚集。
　　對B4C/Mg復合材料進行力學性能分析發(fā)現(xiàn)，復合材料與基體鎂合金相比，抗彎強度提高約400MPa，彎曲模量增加約70GPa；增強體粒徑、體積分數(shù)、和預氧化處理對材料力學性能影響的規(guī)律不明顯，影響材料力學性能的主要因素為復

4、合材料中單位體積中界面面積Ic及界面反應程度，Ic和界面反應過大或過小都不利于提高材料力學性能。
　　熱膨脹及尺寸穩(wěn)定性的研究表明復合材料與基體鎂合金相比，微屈服強度和尺寸穩(wěn)定性分別提高了2倍和1倍，熱膨脹系數(shù)降低1倍；增強體顆粒粒徑的減小、體積分數(shù)的增加和對增強體預處理可明顯提高復合材料微屈服強度和熱循環(huán)尺寸穩(wěn)定性，降低熱膨脹系數(shù)。其原因主要是上述因素導致材料中位錯密度的增加，位錯密度的增加導致了屈服強度的增加，從而出現(xiàn)了上述影