原位反应渗透法ticmg复合材料力学性能研究

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1、东北大学硕士学位论文原位反应渗透法TiC／Mg复合材料力学性能研究摘要原位反应自发浸渗技术是一种最新发展起来的低成本制备金属基复合材料的方法，该方法综合了原位反应和自发浸渗过程的优点。本文对原位反应自发浸渗法制备的TiC／AZ91D镁基复合材料以及基体AZ91D镁合金的力学行为作了对比研究，包括室温和高温拉伸性能、高温压缩性能以及高温压缩蠕变性能，并对变形过程的断裂机制以及变形机理做了分析，为镁基复合材料的应用奠定基础。首先，对不同TiC陶瓷体积含量的TiC／AZ91D镁基复合材料和基体镁合金进行了室温和高温的

2、拉伸实验。结果表明，两种材料的抗拉强度均随着变形温度的升高而降低；随着TiC陶瓷含量的增加，复合材料的拉伸性能尤其是高温拉伸性能明显提高。当温度高于623K时，复合材料的抗拉强度是镁合金的2倍，镁合金的断裂主要开始于晶界和13相，随着温度升高断裂方式由准解理断裂向韧性断裂转变；复合材料则表现为脆性断裂，断裂主要受基体强度和界面强度控制。其次，对TiC／AZ91D复合材料和AZ91D基体镁合金进行了高温压缩性能实验，分析了不同压缩应变速率(O．001q)．1s。1)以及不同变形温度(573～723K)的力学行为和

3、热变形行为，计算了不同温度下镁基复合材料的应变速率敏感指数m和表观激活能Q与增强相含量的关系。结果表明，TiCtAZ91D镁基复合材料峰值压缩流变应力随TiC陶瓷的体积含量增加而升高；TiC的体积含量相同时，流变应力随应变速率增加而升高，随着温度升高而降低。m值随着温度升高而增大，表观激活能Q值和m值与变形温度、应变速率和陶瓷相含量及分布密切相关。最后，对TiC／AZ91D复合材料和基体镁合金进行了高温压缩蠕变实验。结果表明，复合材料的稳态蠕变速率大大低于镁合金，说明镁基复合材料比基体镁合余有较强的抗蠕变能力。

4、根据实验结果分别计算了两种材料的稳态蠕变速率垂、应力指数H和蠕交激活能Q，并分析了其蠕变机理。镁合金的蠕变受位错攀移和粘滞性滑移控制；复合材料的应力指数n大于理论值5，存在蠕变门槛应力值，用外推法计算的复合材料在673K、698K以及723K时对应的门槛应力值分别为32MPa、24MPa和2MPmAZ91D镁合金的平均蠕变激活能为144kJmol～，TiC／AZ91D复合材料的平均蠕变激活能为152kJmol～，高于镁合金，这是由门槛应力引起的，两种材料的蠕变机理不同。关键词镁基复合材料原位反应渗透法拉伸变形压

5、缩蠕变变形机制东北大学硕士学位论文ABSTRACTOntheMechanicalBehavioroftheTiCReinforcedMagnesiumMatrixCompositesby／nsituReactiveInfiltrationProcessAbstractAnewlydevelopedprocessingroute，costeffectivelyinsitureactiveinfiltrationtechnique，whichcombinesinsitureactionwithpressureles

6、sinfiltration，wasadoptedtofabricatemetalmatrixcomposites．Inthisthesis，theTiC／AZ91Dmagnesiummatrixcompositesweresynthesizedbyinsitureactiveinfiltrationprocess．AcomparativeinvestigationwasmadeintothemechanicalpropertiesoftheTiC／AZ91Dmagnesiummatrixcompositesan

7、dthematrixmagnesiumalloy(AZ91D)，includingtensiledeformationatroomandelevatedtemperatures，compressivedeformationandcompressivecreepbehavioratelevatedtemperatures．Thedeformationmechanismsduringtheseprocesseswerealsoanalyzed．Theresultsobtainedinthisworkwillprov

8、idethereferenceforthedevelopmentandapplicationofthemagnesiummatrixcomposites．Firstly,thetensiletestsofTiC／AZ91DcompositeswithvariousTiCvolumefractionsandtheAZ91Dalloyweremadeatroomandelevatedtem