空心微珠-AZ91鎂基復(fù)合材料的制備與組織性能研究.pdf

1、本文旨在利用空心微珠的特殊的中空球狀結(jié)構(gòu)，改善基體鎂合金的電磁屏蔽性能。采用半固態(tài)攪拌鑄造的方法制備了空心微珠質(zhì)量分數(shù)分別為5％、10%、15%的鎂基復(fù)合材料。分析了攪拌時間對空心微珠分布的影響，確定了復(fù)合材料制備的最優(yōu)工藝。對復(fù)合材料進行組織觀察，分析了空心微珠在基體合金中的分布情況以及與基體合金的界面結(jié)合情況。研究了空心微珠的加入對復(fù)合材料的硬度、拉伸以及壓縮強度的影響，并對材料在不同條件下的摩擦磨損性能以及電磁屏蔽效能進行測試；<

2、br>　　研究結(jié)果表明，空心微珠在基體中均勻分散，無明顯團聚，合金能通過空心微珠表面的孔洞，滲入合金內(nèi)部，空心微珠與基體合金之間發(fā)生化學反應(yīng)，導(dǎo)致空心微珠的結(jié)構(gòu)受到破壞，空心微珠的球壁變薄甚至破碎，無法保持球狀結(jié)構(gòu)。空心微珠質(zhì)量分數(shù)較低時，與基體合金發(fā)生反應(yīng)，生成彈性模量較高的第二相，材料的拉伸強度增加，而空心微珠質(zhì)量分數(shù)的增加，導(dǎo)致基體合金之間的連接被阻斷，材料的抗拉強度下降。硬度和壓縮強度隨著空心微珠質(zhì)量分數(shù)的增加而增加。在不同載荷

3、以及轉(zhuǎn)速的測試條件下，空心微珠質(zhì)量分數(shù)低的材料耐磨性得到提高，體積分數(shù)較高的復(fù)合材料由于空心微珠的脫落，摩擦磨損性能下降。并且在不同條件下，不同的磨損形式起主導(dǎo)作用。對合金及復(fù)合材料在30KHz~1.5GHz電磁頻率范圍內(nèi)測試其屏蔽效能。結(jié)果顯示，由于結(jié)構(gòu)受到損壞，復(fù)合材料的電磁屏蔽性能與合金相當。
　　通過氫氧化鈣與空心微珠外表面的化學反應(yīng)，對空心微珠的表面進行包覆，在微珠表面生成了顆粒狀的硅酸鹽。制備得到的鎂基復(fù)合材料中，空心

4、微珠的結(jié)構(gòu)完整性得到改善，反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量減少，合金能夠進入微珠內(nèi)部，在內(nèi)部反應(yīng)產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物。材料的抗拉強度與合金相比得到了提高，延伸率降低。進行摩擦磨損試驗分析，結(jié)果表明，與合金相比，耐磨性提高，但是低于同質(zhì)量分數(shù)的未處理的空心微珠制備的復(fù)合材料。
　　對包覆后空心微珠制備的復(fù)合材料在30KHz~1.5GHz電磁頻率范圍內(nèi)測試其屏蔽效能。結(jié)果表明，與基體合金以及未處理微珠制備的復(fù)合材料相比，材料電磁屏蔽性能得到大幅提高，經(jīng)過平均化

5、處理，結(jié)果顯示，包覆處理的空心微珠制備的復(fù)合材料的電磁屏蔽效能為79~82dB。與基體金屬以及未包覆處理空心微珠制備的復(fù)合材料提高了2~10dB。尤其在高頻區(qū)，提升幅度更高。但是三種材料的屏蔽效能均隨著電磁波頻率的增加而降低。加入不導(dǎo)電的空心微珠后，材料的導(dǎo)電性下降，表面對于電磁波的反射作用減弱，電磁屏蔽效能得到提高的原因主要在于空心微珠的結(jié)構(gòu)完整性，增強了對于入射電磁波的吸收以及在材料內(nèi)部的反射程度，使材料的電磁屏蔽效能提高。在高頻區(qū)