原位合成Mg-,2-Si-Al復(fù)合材料微觀組織及力學(xué)性能研究.pdf

1、本文采用熔體原位合成技術(shù),通過添加適量的Mg、Si元素,制備出不同Mg2Si含量的Mg<,2>Si/Al基復(fù)合材料,采用正交試驗法探索了Mg2Si/Al基復(fù)合材料的最佳試驗工藝參數(shù),通過添加P、Sb、.Re及過剩Si等方法對初晶Mg2Si進行變質(zhì)處理.對不同變質(zhì)工藝后合金的微觀組織、硬度、強度、沖擊韌度和耐磨性能進行了研究,對不同元素對初晶Mg2Si顆粒的變質(zhì)機理和對合金力學(xué)性能、耐磨性能的影響規(guī)律進行了探索,結(jié)果發(fā)現(xiàn): Mg<

2、,2>Si含量對初晶Mg<,2>Si的尺寸影響最大,熔體的保溫時間和澆注溫度對初晶Mg<,2>Si的形貌具有重要影響;獲得良好Mg<,2>Si顆粒尺寸和形貌的最優(yōu)化工藝為:10﹪Mg2Si含量,在765℃保溫15分鐘后澆鑄. 過剩Si、P和Sb能夠有效改善20﹪Mg<,2>Si/Al復(fù)合材料的組織,隨著合金元素的增加,初晶Mg<,2>Si的尺寸逐漸減小,形狀逐漸改善.當(dāng)分別加入5﹪過剩Si、0.5﹪P時,合金具有最佳的變質(zhì)效果,

3、初晶Mg<,2>Si尺寸最小,形貌由大枝晶轉(zhuǎn)變?yōu)樾≈Щ蝾w粒狀;當(dāng)加入0.4﹪Sb時,初晶Mg<,2>aSi和共晶組織均具有最好的細化效果;Sb與Re復(fù)合變質(zhì)對初晶Mg<,2>Si也具有一定細化效果,當(dāng)聯(lián)合加入0.6﹪Sb與0.8﹪Re時細化效果最好. 過剩Si、P和Sb元素的加入,能有效提高20﹪Mg<,2>Si/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能.當(dāng)過剩Si含量為8﹪時合金具有最高的硬度;含有0,5﹪P和0.4﹪Sb的復(fù)合材料具有最高的

4、硬度和抗拉強度;而加入0.40﹪Sb在獲得最佳力學(xué)性能的同時獲得了最佳的沖擊韌度.低鈦鋁合金中Ti元素的存在有益于材料的強度和沖擊韌度的提高.復(fù)合材料的拉伸和沖擊斷口分析表明,材料的斷裂過程中主要是脆性斷裂,Mg<,2>Si顆粒的解理斷裂是合金斷裂的主要機制. 含有5﹪過剩Si和0.4﹪Sb的復(fù)合材料具有最佳耐磨性能.用低Ti鋁合金制備的復(fù)合材料的耐磨性能優(yōu)于純鋁制備的復(fù)合材料.合金元素改善復(fù)合材料的耐磨性能與Mg<,2>Si顆