【摘 要】
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本文利用40 μm的AZ91D合金雾化球形粉和单壁碳纳米管（SW-CNTs）,通过高能球磨、往复挤压和正挤压工艺制备了 xSW-CNTs/AZ91D（x=0wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%）复合材料丝材,研究了 SW-CNTs含量对复合材料丝材组织与性能的影响,分析了复合材料的强韧化机制和摩擦磨损机制。利用该丝材通过电弧增材制造技术（Wire arc additive manufa
【基金项目】
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西安市高校重大科技创新平台及科技成果就地转化项目（编号:20GXSF0003）；
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本文利用40 μm的AZ91D合金雾化球形粉和单壁碳纳米管（SW-CNTs）,通过高能球磨、往复挤压和正挤压工艺制备了 xSW-CNTs/AZ91D（x=0wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%）复合材料丝材,研究了 SW-CNTs含量对复合材料丝材组织与性能的影响,分析了复合材料的强韧化机制和摩擦磨损机制。利用该丝材通过电弧增材制造技术（Wire arc additive manufacture,WAAM）制备了WAAM试样,对比了SW-CNTs含量对WAAM试样组织与性能的影响,探讨了复合材料丝材和WAAM试样在420 ℃×4 h固溶+200 ℃×（2 h、4 h、6 h、8 h）时效热处理后的组织与力学性能。主要结论如下:（1）SW-CNTs/AZ91D 复合材料丝材组织由α-Mg、β-Mg17A112相和 SW-CNTs 组成,α-Mg基体晶粒大小为1～10 μm,SW-CNTs实现有效分散,其表面结构损伤较小。SW-CNTs含量为0.5wt%时,复合材料丝材的力学性能最佳,此时硬度、抗拉强度、屈服强度和伸长率分别达到了 101.7 HV5、341.4 MPa、251.0 MPa和7.6%。SW-CNTs对基体的强化机制主要为Orowan强化和载荷传递强化。（2）对0.5wt%SW-CNTs/AZ91D复合材料丝材进行 420 ℃×4 h 固溶+200 ℃×（2 h、4 h、6 h、8 h）时效处理,与未经热处理的复合材料丝材相比,组织和基体晶粒大小未发生明显变化,固溶+200 ℃×2h时效后复合材料丝材的伸长率最高,达到了 8.2%,固溶+200 ℃×6h时效后,复合材料丝材的硬度、抗拉强度和屈服强度分别达到了 108.6 HV5、379.2 MPa和277.1 MPa,但伸长率有所降低。（3）在摩擦磨损过程中,SW-CNTs的添加可以有效提高AZ91D基体合金的抗磨损性能。载荷10 N,转动速度336 r/min时,基体合金为磨粒磨损和粘着磨损,随着SW-CNTs含量的增加,磨损机制转变为以磨粒磨损为主。在较低的载荷和转动速度下,AZ91D基体合金与0.5wt%SW-CNTs/AZ91D复合材料以磨粒磨损为主,随着载荷以及转动速度的不断增加,粘着磨损程度加深,且出现了少量疲劳磨损。（4）WAAM试样组织仍由α-Mg、β-Mg17Al12相和SW-CNTs组成,未添加SW-CNTs的WAAM试样组织α-Mg基体晶粒较为粗大。经过电弧增材制造后,SW-CNTs分散效果良好,损伤较小;SW-CNTs含量为0.5wt%时,WAAM试样综合力学性能最好,硬度、抗压强度和压缩率分别为80.9 HV5、350.0 MPa和21.0%。（5）对0.5wt%SW-CNTs/AZ91D复合材料丝材WAAM试样进行420℃×4 h固溶+200℃×（2h、4h、6h、8 h）时效处理,与未经热处理的WAAM试样相比,相组成未发生变化,但基体晶粒有所长大;固溶+200℃×2h时效处理后WAAM试样力学性能最佳,此时硬度、抗压强度和压缩率分别为86.8 HV5、359.3 MPa和22.6%。（6）对xSW-CNTs/AZ91D（x=0wt%、0.5wt%、1.0wt%、1.5wt%）复合材料丝材和WAAM试样分别进行电化学性能测试,当SW-CNTs的含量为1.0wt%时,复合材料丝材和WAAM试样的电化学耐腐蚀性能最佳。
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