原位颗粒增强镁基复合材料的制备及性能研究

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1、摘要本报告采用真空烧结获得含细小陶瓷颗粒的烧结块，利用重熔稀释法制备了原位TiC、TiB2以及TiB2+TiC颗粒增强的镁基复合材料，并对复合材料的组织和性能进行了研究。采用Al、Ti和B4C粉来烧结获得所需的TiC和TiB2陶瓷颗粒在热力学上是可行的；Al粉主要起介质作用。真空碳管炉制备了含亚微米级TiC和riB2颗粒的烧结块，分析表明，复合材料母体的颗粒尺寸在lOOnm—llun之间。采用重熔稀释法将复合材料母体熔于合金基体中，通过搅拌制得原位TiC、TiB2以及TiB2+TiC颗粒增强的镁基复合材料；结果表明，TiC、TiB2以及TiB

2、2+TiC陶瓷颗粒在AZ91基体中分布均匀，大部分陶瓷颗粒的尺度在亚微米级。沉降观察表明，镁基复合材料中的TiC和TiB2颗粒由于和基体问的比重差异存在明显的沉降现象；通过适当改善工艺可以减轻颗粒的沉降，结果表明，熔化温度高予900℃，保温时间30--45min，搅拌时间30--60rain，浇注温度低于700℃时，则颗粒沉降情况将会有所缓解．利用XRD、SEM及EDS等对原位TiC、ZiB2和TiB2+IIC颗粒增强的镁基复合材料的组织分析表明，陶瓷颗粒主要存在于基体中，而且尺寸细小、分布较均匀。(TiB2+TiC)rCMg复合材料由于颗粒

3、的弥散强化，可以较大程度的提高复合材料的显微硬度等力学性能。和纯镁相比，由于位错密度提高，在应力作用下发生位错缠结、塞积，TiCeqⅥg复合材料的阻尼性能有所下降：而通过热处理可以消除材料内应力，降低位错密度，相应提高TiCdMg复合材料的阻尼性能；热处理可以提高复合材料的阻尼性能。利用熔盐反应制得的TiB2颗粒研究了体积分数为0,8％的TiB2颗粒对TiB2∥：Mg复合材料的组织的细化作用，结果表明晶粒度由约1001am降为约501am；室温下复合材料的阻尼具有强烈的应变振幅效应，在测试的应变振幅范围内阻尼出现了极值，这种现象与原位TiB2

4、颗粒对位错的钉扎以及细化颗粒导致晶界增多有关。TiB2的加入强化了AZ91合金的阻尼在100．150"C的峰值，且随着应变频率的增加，峰值出现的温度下降，峰阻尼值也同时下降，但下降幅度不大，颗粒的细化作用增加了晶界对阻尼的影响。关键词：镁基复合材料，原位制备，陶瓷颗粒，TiC，TiB2，性能，阻尼AbstractInthisreport，magnesiummatrixcompositesreinforcedbyin—situTiC，TiB2andTiB2+TiCparticulateswerefabricatedutilizingremelt

5、inganddilutiontechnique．Theparticulatesweresynthesizedbysinteringprocess．AndthenthemicrostructuresandphysicalpropertiesoftheMg-basedcompositeswerestudied．ThecalculationofthermodynamicsshowedthattheTiB2andTiCparticulatesinthemasteralloycouldbeobtainedbysintering．Inthesinteri

6、ng，thetitaniumandB4Cpowderstookpartinthereactionbutaluminumonlyworkedasakindofmedium．TheSEMpatternrevealedthatthesizeoftheceramicparticulatesinthesinterwasonlylOOnm·lpm．Themasterwasremeltedinthemoltenmagnesiumalloy,andthenthemeltswascastintometalmouldafterstirring．Themicros

7、tructuresoftheMMCsshowedthattheTiC．TiB2andTiB2+TiCparticulates，whichwerefineandtheirsizesvariedfromlOOumtolI_tm，weredistributeduniformlyinthematrix．Becauseofthedensitydifferencebetweenparticulatesandmagnesium，thesedimentationofceramicparticulateswasinvolvedinMg·basedcomposi

8、tes，butthesedimentationcouldbecontrolledbyappropriatetechnique．Theresultsshowedthe