论文部分内容阅读
本文采用Mg-Al-Ti体系原位反应烧结工艺成功制备出Al3Tip/Mg复合材料。通过Miedema热力学模型和吉布斯自由能计算,对Mg-Al-Ti体系的反应热力学进行了分析。研究了烧结制度和组分对复合材料显微组织和致密度的影响规律,测试和分析了复合材料的微观结构和力学性能,探讨了Al3Tip/Mg复合材料的反应形成机制。对比研究了25 vol.％Al3Tip/Mg复合材料在不同环境温度下的磨损行为和磨损机理。
热力学计算结果表明Mg-Al-Ti体系主要生成Al3Ti3增强相。通过优化烧结工艺,获得了较佳的烧结温度(720～800℃)和保温时间(90～120 min)。所制备的Al3Tip/Mg复合材料组织致密,其中Al3Ti颗粒形状圆整,尺寸细小(2～5μm),分布相对均匀,力学性能得到提高。研究发现Mg、Al和Al3Ti组分对Al3Tip/Mg复合材料的合成有显著的作用,Mg作为催化剂和稀释剂使Al-Ti的开始反应温度提前,但延缓反应完成时间；添加6～12 wt.％过量的Al有助于消除残余的Ti颗粒和固溶强化镁基体。Al3Tip/Mg复合材料的反应形成机制归纳为:Mg-Al-Ti体系中Mg和Al达到熔点时开始熔化,Ti颗粒与Al液接触并固溶,发生以下反应3Al(l)+[Ti]→Al3Ti(s)、Al3Ti(s)+[Ti]→AlTi(s)和Am(s)+Al(l)→Al3Ti(s),低△G的Al3Ti相能稳定存在,并逐渐在Mg-Al液中扩散,最后达到均匀分布,冷却凝固获得Al3Tip/Mg复合材料。
AZ91D合金在不同环境温度下随载荷增加出现了从轻微磨损到严重磨损的转变,在低载荷下200℃的磨损率明显低于25℃和100℃。首次提出厚而硬的机械混合层(MML)有效地延迟了轻微-严重磨损转变,提高了发生转变的临界表面温度。与AZ91D合金相比,25 vol.％Al3Tip/Mg复合材料具有低载下的高的室温耐磨性和高温耐磨性,这归因于Al3Ti颗粒的加入和磨损表面MML的形成。