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B_4C颗粒增强AZ91复合材料制备工艺优化及性能研究

作　者: 万玺民
导　师: 袁森
学　校: 西安理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: B4Cp/AZ91镁基复合材料 半固态搅拌 工艺参数 颗粒均匀性 热挤压 性能
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


本文选取AZ91镁合金为基体，平均尺寸125μm的B4C颗粒为增强相，采用半固态搅拌铸造法制备了B4Cp／AZ91镁基复合材料。利用Photoshop和Digital Micrograph软件对复合材料的金相照片进行处理，再配合样方法使用LinGo软件编辑可执行程序，以颗粒分布均匀性为评价指标，从棒坯的纵向和径向两个方面对实验工艺参数进行优化，分析添加颗粒百分比、加热温度、降温时间、搅拌速度和搅拌时间等工艺因素与复合材料颗粒分布均匀性之间的关系。对复合材料进行热挤压，分析挤压前后B4Cp／AZ91复合材料的组织、力学性能及界面结合情况。并对复合材料的摩擦磨损性能进行了测试分析。研究结果表明：采用半固态搅拌法可以成功的制备出纵向和径向截面上颗粒分布均匀、界面结合良好的B4Cp／AZ91镁基复合材料。优化的工艺参数为：颗粒百分比8wt．％、加热温度604℃、降温时间20．5min、搅拌速度700rpm、搅拌时间13．5min。在此工艺条件下制备的复合材料坯料，颗粒分布均匀性参数ζ值为0．53004，纵向布氏硬度标准差值SD为0．48824。优化工艺参数后，颗粒分布均匀性明显提高，增强颗粒与基体合金的微观界面结合良好。拟合出的各工艺参数与颗粒混入量的关系曲线都呈二次函数关系，搅拌时间对B4C颗粒的混入量影响最大，加热温度对混入量的影响不大，其他工艺参数对混入量有一定的影响。对B4Cp／AZ91复合材料进行热挤压，可以使复合材料的表面平整光滑，内部颗粒分布均匀性进一步提高，界面结合更加紧密，消除铸态组织中的微气孔和缩松，提高复合材料的致密度。本实验选取的工艺参数为：模具预热温度300℃、挤压温度370℃、挤压比10、挤压速度10mm／s。AZ91镁合金经过复合强化后，由于硬质颗粒的加入，材料的硬度得到了一定程度的提高，抗压强度和抗弯强度有所降低。再对B4Cp／AZ91复合材料进行热挤压后，材料的硬度进一步提高，而抗压强度和抗弯强度得到了大幅度提高。AZ91镁合金经过添加B4C硬质颗粒复合强化后，耐磨性得到大幅度提高。再经过热挤压处理，材料的耐磨性能进一步提高。

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属复合材料
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