非连续增强镁基复合材料的微观组织与超塑性变形

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1、摘要采用挤压铸造法制各20v01％B—SiC晶须增强ZK60镁基复合材料，并通过热挤压将复舍材料铸锭挤压成板材。采用SEM、EBSD研究SiCw／ZK60复合材料的微观组织。通过高温拉伸试验研究SiCw／ZK60复合材料的超塑性变形行为，并采用SEM、TEM、DSC和EBSD探讨其超塑性变形机理。采用雾化方法制备A163Cu25Fe】2准晶粉末，研究热处理条件对粉末相变的影响，制备出单一准晶相A163Cu25Fel2准晶粉末。采用热压法制备A163Cu25Fel2／Mg复合材料，探索A163Cu2sFel2准晶颗粒与镁界面反应机制以及反应生成物、准晶体积份数对复合材料的组织和性能的影响。研究

2、结果表明，SiCw／ZK60复合材料在挤压过程中SiC晶须发生折断，压铸态材料中SiC晶须长径比平均值为7．3，挤压后下降为3．6。挤压后晶须分布较压铸态均匀，并形成了<11I>ffED纤维织构。热挤压过程中基体基面滑移系开动，挤压后基体基面与挤压方向基本平行。在温度为613K，初始应变速率为1．67x10-2s。时，SiCw／ZK60复合材料挤压板材在平行于挤压方向上拉伸断裂延伸率达到200％，m值为O．35，变形激活能为98kJ／mol，与镁晶界扩散激活能(92kJ／m01)十分接近。晶界的滑动与转动是SiCw／ZK60复合材料超塑性变形的主要机制，同时伴有扩散蠕交和晶须与基体相界面滑动

3、。在变形初期，基体ZK60合金发生再结晶，有利于材料的超塑性变形。基体ZK60合金中位错运动有助于协调晶界和晶须与基体相界面滑动，但对延伸率没有直接贡献。在最佳超塑性变形条件下(613K，1．67x10。S。1)，只有基面滑移系位错滑移。随应变速率提高，多滑移系位错开始运动，有利于维持材料的连续性。超塑性变形过程中，由于晶界的滑动与转动，基体ZK60合金的织构发生漫散；SiC晶须择优取向反而加强，形成理想的<111>／／ED纤维织构。在超塑性变形过程中，当伴随机制不足以缓解应力集中时，孔洞在基体与增强相的界面上萌生，随变形量增加，孔洞相互连接而最终导致材料断裂。雾化法制得的A163Cu25F

4、el2粉末中除了准晶I相外，还存在p-A1Fe(Cu)或pAlCu(Fe)相以及少量的九一A113Fe4、(0一A17Cu2Fe，而且不同的粒度的A163cu25Fel2雾化粉末中各相的相对含量也不同。随着粉末粒度的细化，雾化粉末中准晶的相对含量增加。热处理过程中，D(t)相含量迅速降低，准晶I相增加。粉末热压制备的A163Cu2sFel2／Mg复合材料中，准晶颗粒与基体Mg结合良好，准晶颗粒保持完整而且均匀分布在复合材料中。A163Cu25Fel2准晶与Mg发生轻微的界面反应，界面生成A12Cu以及MgAl204。A163Cu25Fel2／Mg的弹性模量随着准晶颗粒含量的增加而增加，当准晶

5、含量超过10％后，A16sCu25Fel2／Mg的抗拉强度，屈服强度与延伸率呈下降趋势。对A163Cu25FelflMg拉伸断口的观察表明：复合材料的界面结合良好；准晶颗粒在热处理过程中形成的疏松成为裂纹源。关键词镁基复合材料；织构；超塑性；准晶；微观组织一IlABSTRACTA20v01％3-SiCw／ZK60compositewasfabricatedbysqueezecastingtechnique，andthenhotextrudedintosheet．MicrostructureofthecompositewasexaminedbymeansofSEMandEBSD．nlcsupe

6、rplasticdeformationbehaviorofthecompositewascharacterizedbytensiletestperformedathightemperatures，andthesuperplasticdeformationmechanismwasstudiedbySEM，TEM，DSCandEBSD．A163Cu25Fel2alloywaspreparedbygasatomizingundertheatmosphereofnitrogen．TheeffectsofheattreatmentonthecompositionofA163Cu25Fel2powers

7、wereinvestigated，aimingtOobtainthereinforcementsconsistingofpurequasicrystal．A163Cu25Fel2／Mgwasfabricatedbypowderhot-pressing．TheinterfacereactionofA163Cu25Fel2／MgandtheinfluencesofthevolumefractionofA163Cu