外場及變質(zhì)處理對原位Mg2Si-AZ91復(fù)合材料組織和性能影響.pdf

1、鎂合金以其比強度、比剛度高、密度小等特點在工業(yè)領(lǐng)域顯示出了廣闊的應(yīng)用前景，其良好的鑄造性不僅能降低商品成本，同時也為鎂合金鑄造改性研究領(lǐng)域帶來諸多路徑。由于單一材料具有一定的性能局限性,人們常根據(jù)設(shè)計所需功能要求或工作條件的不同，通過化學或物理的方式制備出新的金屬基復(fù)合材料,以滿足零、構(gòu)件性能要求，原位自生鎂基復(fù)合材料由于其制備工藝簡便，成本相對低廉的特點，已成為復(fù)合材料研究的熱門。近年來，科研人員研究發(fā)現(xiàn)在合金熔煉過程導(dǎo)入外場處理或添

2、加微量的稀土，能夠顯著改善基體組織形貌，減小其尺寸大小，提高了合金性能。本實驗以常規(guī)鑄造法制備獲得原位自生Mg2Si/AZ91鎂基復(fù)合材料（以下簡稱原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料），研究超聲波、脈沖磁場、稀土Er和Gd對原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的組織和性能影響,并分別分析作用機理，試驗結(jié)果表明：
　　1）隨著超聲波的加入，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的基體晶粒細化明顯，初生Mg2Si相由粗大塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀，共晶β-

3、Mg17Al12相析出較少，并呈斷網(wǎng)狀。相比超聲處理時間和功率，超聲處理溫度對復(fù)合材料的抗拉強度和延伸率影響更大。當超聲處理溫度為690℃、超聲功率700W、超聲處理65s時,復(fù)合材料的抗拉強度和延伸率最佳，抗拉強度由處理時的167MPa提高至209MPa，延伸率由1.8％提高至3.4%，分別提升了25%和89%。
　　2）隨著稀土元素Er的加入，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的晶粒大小隨Er含量的增加呈現(xiàn)先減后增的趨勢，當Er

4、含量為0.5wt%時，復(fù)合材料的鑄態(tài)組織的細化效果最明顯，初生 Mg2Si相的平均尺寸從50μm減小至20μm，形態(tài)從缺陷多面體裝轉(zhuǎn)變?yōu)樾K狀，并且分布比較均勻，其抗拉強度和伸長率分別達到190MPa和2.7%，相比未添加時提高13%和50%。
　　3）隨著稀土元素Gd的加入，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的晶粒大小隨Gd含量的增加呈現(xiàn)先減后增的趨勢，當Gd含量為0.9wt%時，復(fù)合材料的鑄態(tài)組織的細化效果最明顯，初生 Mg2S

5、i相的平均尺寸從50μm縮減至25μm，形態(tài)從大塊多面體轉(zhuǎn)變?yōu)樾K狀，β-Mg17Al12相形貌由粗大連續(xù)骨骼狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎绦“魻?。其抗拉強度和伸長率分別達到187MPa和2.6%，相比未添加時分別提高了11%和44%。
　　4）在脈沖磁場的作用下，原位Mg2Si/AZ91復(fù)合材料的基體晶粒細化明顯，初生Mg2Si相由粗大塊狀轉(zhuǎn)變?yōu)轭w粒狀，當模具預(yù)熱溫度在250-400℃、脈沖電壓在0-200V、脈沖頻率在2.0-8.0Hz內(nèi)時，復(fù)合