SiCP_AM60B复合材料涡盘零件成形工艺及性能研究

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1、硕士学位论文SiCP/AM60B复合材料涡盘零件成形工艺及性能研究RESEARCHONFORMINGPROCESSANDPROPERTIESOFSiCP/AM60BCOMPOSITESCROLLPARTS孙振贺哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG319学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工程硕士学位论文SiCP/AM60B复合材料涡盘零件成形工艺及性能研究硕士研究生：孙振贺导师：程远胜副教授申请学位：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：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG319U.D.C:

2、621.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONFORMINGPROCESSANDPROPERTIESOFSiCP/AM60BCOMPOSITESCROLLPARTSCandidate：SunZhenheSupervisor：Assoc.Prof.ChengYuanshengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSci.&Eng.DateofDefen

3、ce：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要涡盘零件是漩涡压缩机的核心构件，具有较为复杂的形状结构，难以通过塑性加工大批量生产。由于漩涡压缩机特殊的工作方式，涡盘零件的轻量化有效提高漩涡压缩机体的机械效率。镁合金是目前密度最小的工程常用轻质合金，但低强度、低硬度及低耐磨性的特点大大限制了镁合金的使用，通过向镁合金中加入不连续增强体能有效克服这些问题。针对AM60B镁合金，本文探索了机械搅拌温度、速度及时间对SiCP在镁合金基体中分布的影响，并通过机械搅拌铸造工

4、艺制备了SiCP/AM60B复合材料。铸态SiCP/AM60B复合材料相对于基体合金硬度、耐磨性能得到大幅度提升，但复合材料抗拉强度相对于基体材料有所降低，塑性大幅度下降，屈服强度的提升并不明显。通过对铸态复合材料金相组织及其断口SEM图像分析，发现保护气氛下机械搅拌铸造的复合材料组织内部存在气孔及未扩散开的SiCP团聚缺陷，这些缺陷的存在大大降低了SiCP/AM60B复合材料的力学性能。因此，必须通过后续加工消除复合材料组织缺陷。镁合金塑性差，SiCP进一步降低了材料的塑性，难以通过传统锻造工艺成形SiCP/AM60B复合材料涡盘零件。半固态模锻技术是目前成形金属基复合材料复杂零件的

5、最有效工艺，本文通过该工艺方法实现了复合材料涡盘零件的制坯及零件成形。当始锻温度处于固相线以下时，零件组织中的气孔锻合；SiCP团聚缺陷仅发生变形，内部SiCP颗粒间隙未被基体材料填充。当始锻温度处于固相线以上时，锻件组织中的SiCP团聚缺陷颗粒间隙被基体材料完全填充，材料密度上升，达到了SiCP/AM60B复合材料的理论密度。铸态复合材料经半固态模锻后，材料抗拉强度、屈服强度及硬度随着SiCP体分率的上升明显提高。压力较小时，SiCP/AM60B复合材料的磨损率相对于基体材料明显减小；当压力过大时，磨损面的SiCP被压碎，SiCP对材料耐磨性能并没有提升。AM60B为可时效镁合金，经

6、半固态模锻工艺成形的SiCP/AM60B复合材料锻件组织内部不存在宏观及显微气孔，满足热处理工艺要求。SiCP/AM60B复合材料的基体组织与AM60B镁合金的固溶行为基本相同；时效过程中，SiCP/AM60B复合材料的硬度上升趋势较AM60B镁合金大，时效硬度峰提前。关键词：涡盘零件；SiCP/AM60B复合材料；SiCP团聚缺陷；半固态模锻I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractParticlereinforcedmetalmatrixcompositespreparedbytraditionalagitationcastingprocessareoftenaccompan

7、iedbyshrinkage,porosity,porosityandothercastingdefects.Inaddition,theas-castmicrostructureofcompositematerialsmayalsohaveagglomerationdefectsofreinforcements.Thesedefectsnotonlyaffectthemechanicalpropertiesofcastings,butalso