论文部分内容阅读
本文研究了超声辅助搅拌铸造制备复合材料的新方法。制备了5vol.%，15vol.%，20vol.%SiCp/AZ91的复合材料，并对复合材料进行热挤压变形和热处理。通过OM、SEM以及TEM等研究了铸态、挤压态以及T4、T5、T6处理后复合材料的显微组织和挤压过程中AZ91合金及复合材料的组织演变规律，并进行了常温和高温力学性能测试，研究了复合材料的力学性能。与传统的半固态搅拌发相比，加入高能超声处理后可以更有效地分散微米SiC颗粒，可以制备出颗粒分布均匀的高体积分数微米SiCp/AZ91镁基复合材料。通过探索半固态涡流搅拌时间、超声处理时间及液态无涡流搅拌时间对复合材料组织和性能的影响，发现高能超声辅助搅拌铸造制备的复合材料性能优于传统搅拌铸造制备的复合材料。超声处理后，再进行液态无涡流搅拌优于未经搅拌制备的复合材料力学性能，从而获得了超声辅助搅拌铸造的最佳制备工艺。通过扫描电镜观察，证实了SiC颗粒在复合材料中沿着晶界均匀分布；通过透射电镜观察，证实了SiC颗粒与基体界面结合良好，无界面反应。复合材料的显微组织研究表明，随着SiC颗粒体积分数的增加，复合材料晶粒细化，强度和刚度增加，延伸率降低。热挤压变形后，复合材料颗粒分布明显改善。挤压态复合材料的颗粒分布状态受铸态复合材料的影响，铸态复合材料中的严重缺陷会遗传到挤压态中。对挤压过程中显微组织演变研究表明，热挤压变形过程中，复合材料随着变形量的逐渐增加，发生了动态再结晶，SiC颗粒具有促进动态再结晶形核的作用，动态再结晶晶粒优先在SiCp附近发生，晶粒细小，远离SiCp的晶粒尺寸比较大。随着变形量的逐渐长大，复合材料基本完全发生再结晶，同时已再结晶的晶粒逐渐长大。热挤压变形结束后，基本实现组织均匀化。热挤压变形后复合材料的颗粒分布均匀，组织明显细化，强度和延伸率显著提高。常温下，复合材料的强度高于合金，延伸率低于合金，但高温下，复合材料的强度和延伸率低于合金。挤压后，对15%和20%SiCp/AZ91复合材料进行了T4、T5和T6热处理、经T5处理的复合材料析出的第二相有两种，一种呈较大的块状，在晶界析出，另一种较小的呈棒状，在晶粒内部析出，复合材料的强度基本没有变化，但是延伸率降低。T4处理后，复合材料中第二相基本完全固溶到基体中，复合材料的强度和延伸率有所提高。经T6处理的复合材料晶粒内部析出了大量的第二相，分布在整个基体合金中。透射电镜的观察结果表明，T6处理后有大量的纳米级Mg17Al12析出相，呈棒状。Mg17Al12与基体存在一定的位向关系，（200）p//（101）m，[012]p//[113]m。T6处理提高了复合材料的屈服强度和抗拉强度。