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《大连理工大学》 2010年
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原位TiB_2颗粒增强镁基复合材料的制备

白云  
【摘要】: 本论文根据镁合金研究的现状及存在的不足,以原位合成TiB2镁基复合材料为研究对象,利用自蔓延半固态搅拌铸造法分别制备了TiB2/Mg-Zn-Cu-Y-Zr复合材料和TiB2/Mg-Sn-Zn-Al复合材料,并考察了电磁场、超声场等外场以及塑性加工对原位TiB2的分散性、复合材料的微观组织和性能的影响。通过上述研究,得出以下主要结论: 由于稀土元素Y的加入,在Mg-Zn-Cu-Zr镁合金中生成I相(Mg3Zn6Y)和W相(Mg3Zn3Y2);而且Y含量的增加有助于Mg-Zn-Cu-Zr镁合金的细化。采用半固态搅拌原位合成法制备的TiB2/Mg-Zn-Cu-Y-Zr复合材料的抗拉强度与Mg-Zn-Cu-Y-Zr镁合金相当,延伸率有所下降。这是因为Al3Zr随着预制块的加入而生成,合金组织开始变大,导致合金“中毒”现象严重,大大抵消了颗粒对基体的强化作用,影响了铸态复合材料的力学性能。热挤压变形后的TiB2/Mg-Zn-Cu-Y-Zr复合材料发生动态再结晶,晶粒显著细化。挤压变形有助于改善TiB2颗粒团聚,力学性能有所增强。随着Al-Ti-B预制块添加量的增加,复合材料的抗拉强度先降低后升高,延伸率下降。 利用半固态搅拌原位合成法制备了TiB2/Mg-Sn-Zn-Al复合材料。TiB2颗粒尺寸大小约1-5μm,颗粒与基体间的界面结合良好。随着预制块的添加量的增加,合金的晶粒明显得到细化,材料的抗拉强度增加,延伸率明显降低。当预制块添加量达到6wt.%时,TiB2/Mg-Sn-Zn-Al镁基复合材料的抗拉强度达到129MPa,比基体提高了12%。热挤压后,TiB2/Mg-Sn-Zn-Al复合材料组织中TiB2分布均匀性有所改善,室温拉伸性能明显增强,当预制块添加量达到4wt.%时,TiB2/Mg-Sn-Zn-Al镁基复合材料的抗拉强度最高,达到290MPa。 利用半固态搅拌原位合成-电磁连铸法制备出TiB2/Mg-Sn-Zn-Al复合材料。电磁连铸过程中电磁搅拌和强烈水冷进一步细化晶粒尺寸,而且晶间的Mg2Sn离异共晶组织也更加细小且分散。复合材料的抗拉强度和延伸率分别比普通模铸提高41.9%和50%。 利用超声搅拌法制备TiB2/Mg-Sn-Zn-Al复合材料的晶粒较普通模铸有明显细化,TiB2颗粒的分布也更加均匀,抗拉强度达到142MPa,与普通搅拌相比提高25.8%。组织性能的提高主要归因于超声场产生的声空化和声流效应改善了复合材料在凝固过程中增强颗粒的分布以及对组织的净化和细化作用。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB331

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【引证文献】
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