TC4p_AZ91镁基复合材料的制备与组织性能研究

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1、硕士学位论文TC4p/AZ91镁基复合材料的制备与组织性能研究STUDYONFABRICATION,MICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFTC4p/AZ91MAGNESIUMMATRIXCOMPOSITES王晓明哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB331学校代码：10213国际图书分类号：621.785密级：公开工程硕士学位论文TC4p/AZ91镁基复合材料的制备与组织性能研究硕士研究生：王晓明导师：王晓军讲师申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:

2、TB331U.D.C:621.785DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONFABRICATION,MICROSTRUCTUREANDPROPERTIESOFTC4p/AZ91MAGNESIUMMATRIXCOMPOSITESCandidate：WangXiaomingSupervisor：LecturerWangXiaojunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMater

3、ialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文通过对制备工艺参数的探索，成功制备了15μm、35μm不同体积分数（10%、15%和20%）TC4p/AZ91镁基复合材料，并研究了TC4p尺寸、体积分数和形状对复合材料组织及性能的影响，分析了TC4p与AZ91基体之间的界面形态，进而揭示了TC4p/AZ91复合材料的强化机制，并系统研究了热挤压变形对复合材料中TC4p的影响以及增强相参数

4、（颗粒尺寸、体积分数和颗粒形状）对挤压态复合材料显微组织、织构和力学性能的影响，还研究了界面调控对TC4p增强镁基复合材料组织及性能的影响，进一步揭示界面反应生成的Al-Ti中间相对复合材料的作用。研究结果表明，复合材料中的TC4p没有发生明显的颗粒沉降现象，并且均匀分布于基体中。与AZ91合金相比，TC4p/AZ91复合材料的晶粒得到了明显细化，且力学性能得到了大幅度的提升。当TC4p体积分数逐渐增加时，复合材料的晶粒越来越细小，其强度和刚度均随之显著提高，而延伸率下降不大。随着TC4p尺寸的减小，复合材料的晶粒细化越显著，其强度和延伸率也得到进一步的提高。对于球形TC4p/AZ9

5、1复合材料，由于在球形TC4p与基体之间的界面处存在着大量的界面反应，粗大的颗粒状反应产物导致了力学性能的恶化。与铸态TC4p/AZ91复合材料相比，经过热挤压变形后，复合材料中的TC4p分布得到明显改善，TC4p偏聚区明显减少或消失；另外，TC4p沿着挤压方向定向排布，从而消除了铸态复合材料中部分颗粒呈现的项链状分布状态，使复合材料的微观组织更加均匀；当TC4p的加入量过多时，在挤压态复合材料中发现了部分颗粒发生断裂的现象。热挤压变形后，在合金和复合材料中DRX已经基本完成，因此，晶粒得到了显著细化；复合材料的DRX晶粒均比合金的DRX晶粒小，且随着TC4p体积分数的增加，挤压态复

6、合材料的晶粒先减小后增大；另外，随着TC4p尺寸的减小，复合材料的晶粒得到进一步减小；对于球形TC4p/AZ91复合材料，其显微组织中出现了少量未再结晶区，而晶粒尺寸与无规则TC4p/AZ91复合材料相差不大。与铸态AZ91合金及TC4p/AZ91复合材料相比，经热挤压后其强度和刚度均有大幅度提高；当TC4p含量逐渐增加时，挤压态复合材料的强度呈现先提高后降低的变化趋势，这是当颗粒含量过多时基体中颗粒发生断裂导致的；另外，当TC4p尺寸减小时，复合材料的抗拉强度和延伸率也有明显提高。挤压态合金和复合材料都表现为典型的基-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文面织构，即(0002)基面平行

7、于挤压方向，而(10-10)柱面垂直于挤压方向，说明TC4p并没有改变复合材料中基体合金的织构类型；但是，TC4p的加入弱化了复合材料的织构强度，且随着TC4p体积分数的增加，复合材料的(0002)基面和(10-10)柱面织构强度随之逐渐降低，另外，TC4p尺寸的减小会导致对复合材料织构强度的弱化作用更严重，而球形TC4p对织构强度的弱化作用较小。TC4p与AZ91之间主要存在三种界面结构：一种是光滑平整的界面；另一种是界面处出现的纳米级MgO；第三种为界