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自上世纪八十年代以来,金属基复合材料以其高的比强度、比刚度而受到人们的青睐,但除了日本的丰田汽车公司将Al2O3短纤维增强铝合金基复合材料大量应用到汽车缸体活塞上以外,金属基复合材料在民用工业上一直不太乐观,原因之一就是其成本高。本文选用价格低廉的晶化硅酸铝短纤维作为增强体,采用挤压浸渗法成功地制备了组织均匀、无铸造缺陷的硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料,并对制备工艺进行了优化,且重点研究了这一复合材料体系的蠕变行为。
对AZ91D基体及其复合材料进行不同温度和载荷条件下的高温蠕变试验,研究结果表明:AZ91D基体及其复合材料具有相似的蠕变曲线,随着温度和载荷的升高,蠕变曲线的变化趋势基本上是一致的,且温度对AZ91D基体蠕变性能的影响较大;在相同温度下,复合材料比AZ91D基体能承受更大的载荷,且发生蠕变断裂的时间比基体要长的多。因此,复合材料比基体有更好的抗高温蠕变性能。
通过分析AZ91D基体及其复合材料在稳态蠕变阶段的最小蠕变速率,结果表明:AZ91D基体及其复合材料具有相同的蠕变机制,都是位错滑移和晶界滑移机制。通过SEM分析发现,部分纤维在复合材料的蠕变变形过程中发生了断裂;断口处存在很明显的裂纹,裂纹的产生是复合材料发生蠕变断裂的主要原因。