SiCp-AZ91D鎂基復合材料時效行為研究.pdf

1、本文主要研究了SiC/AZ91D鎂基復合材料的時效行為。對鑄態(tài)、擠壓態(tài)的復合材料及合金進行時效處理，分析了時效前后復合材料的的顯微組織與力學性能。考察SiC顆粒的加入對基體合金析出行為的影響規(guī)律及機制；研究析出相的大小、數(shù)量、形貌和分布對復合材料力學性能的影響。調控復合材料的力學性能獲得SiCp/AZ91D鎂基復合材料的最佳熱處理工藝。
　　鑄態(tài)SiC/AZ91D復合材料及AZ91D合金在175℃進行時效處理后的室溫拉伸測試結果顯

2、示復合材料時效后抗拉強度最大值出現(xiàn)在28h，而合金需要38h。表明鑄態(tài)SiCp/AZ91D復合材料峰時效時效提前于AZ91D鎂合金。透射電鏡觀察結果顯示 SiC顆粒的加入使得顆粒周圍產(chǎn)生高密度位錯區(qū)，這些高密度位錯不僅有利于析出相在此形核，同時作為溶質元素擴散通道有利于析出相的長大。因此，SiCp/AZ91D復合材料的時效過程在熱力學和動力學上均得到加速。鑄態(tài)SiC/AZ91D復合材料中SiC顆粒沿晶界呈項鏈狀分布，這就導致界面析出區(qū)呈

3、現(xiàn)包裹顆粒的并沿晶界分布呈網(wǎng)狀分布狀態(tài)。對析出相Mg17Al12演變過程進行分析發(fā)現(xiàn)：在時效初期，SiC顆粒交匯的密集區(qū)以及顆粒尖角處的高應力區(qū)析出相Mg17Al12優(yōu)先析出；隨后，析出相以層片形式向晶粒內部生長；隨時間延長層片狀析出相有球化的趨勢。這種析出相形貌變化的規(guī)律符合典型的非連續(xù)析出特點。時效中后期發(fā)現(xiàn)SiCp/AZ91D復合材料中遠離顆粒的晶粒內部存在納米級的晶內連續(xù)析出存在。時效后期晶內析出由顆粒狀長大呈桿狀。且長度方向達

4、到微米級。對峰時效復合材料力學性能研究表明：SiCp/AZ91D復合材料峰時效處理后屈服強度強度達158MPa較 T4態(tài)提高了40％，抗拉強度達231MPa較T4態(tài)提高41%；AZ91D合金峰時效后屈服強度達108MPa，提高了40%，抗拉強度達223Mpa較T4態(tài)提高44%。說明復合材料與合金的時效強化效果相當。
　　熱擠壓顯著細化基體合金晶粒，同時改善SiC顆粒分布。但是，熱擠壓過程伴隨有不均勻的第二相析出，直接對擠壓態(tài)復合材

5、料進行 T5處理時非均勻的析出相長大迅速，不利于復合材料力學性能的改善，時效效果不明顯。因此，采用T4+175℃時效處理研究峰時效熱處理工藝。熱擠壓處理后復合材料中SiC顆粒沿擠壓方向呈條帶狀分布，因此，復合材料時效后的界面析出區(qū)也呈現(xiàn)條帶狀。通過對擠壓態(tài)SiCp/AZ91D復合材料中Mg17Al12析出相演變規(guī)律可以發(fā)現(xiàn)：在時效初期，復合材料析出相優(yōu)先形核大SiC顆粒尖角及擠壓破碎的小顆粒的鏈狀分布帶附近；隨著時效時間延長顆粒周圍片狀

6、析出物不斷長大；時效時間繼續(xù)延長，復合材料的界面析出區(qū)不再長大，晶內析出開始出現(xiàn)，并由顆粒狀逐漸長大為條狀。
　　在175℃下時效處理32h左右，擠壓態(tài)SiCp/AZ91D復合材料的屈服強度和抗拉強度達到最大值分別為320MPa和428MPa。而AZ91D合金的最大屈服強度和抗拉強度出現(xiàn)在32h附近，分別為224MPa，360MPa。復合材料峰時效時間比合金提前12h。主要是由于SiC顆粒加入，在材料內部引入了大量高能界面，同時顆