原位反应制备Mg_2Si/Mg复合材料的研究

【摘要】：本文在分析Mg-Si、Mg-SiO_2系统的反应热力学基础上，采用原位反应法—向熔融的镁合金中加入单质Si或SiO_2，使其与镁反应原位生成Mg_2Si增强相，制备了Mg_2Si／Mg复合材料。利用X-射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子探针等对制备的镁基复合材料相组成、组织结构等进行了分析，探讨了Si及SiO_2加入量以及组织结构对镁基复合材料性能的影响。 试验结果表明：制备的镁基复合材料中生成了均匀分布的雪花状Mg_2Si增强相，有效提高了材料的硬度及强度。随着SiO_2加入量的增加，镁基复合材料的性能变好，当SiO_2加入量为8％时，所制备的镁基复合材料的性能较好，强度比原材料的提高30MPa，硬度比原材料的提高HB20。单质Si的加入量超过2％、SiO_2加入量超过8％时，镁基复合材料的缺陷增加，有枝晶角块状富硅相生成，导致镁基复合材料的拉伸性能下降。 本文研究了Mg_2Si／Mg复合材料的时效动力学，利用透射电镜观察了不同时效工艺下试样中第二相Mg_(17)Al_(12)的大小、数量及分布状态。结果表明：通过时效处理，可以改变镁基复合材料中第二相Mg_(17)Al_(12)的分布状态，将镁基复合材料拉伸强度提高了40MPa。 本文还采用PWC-250压铸机，在实验室成功制备了高性能的Mg_2Si／Mg复合材料压铸件。其拉伸性能比铸造件的提高20MPa以上。