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锻造工艺对SiCp/AZ91镁基复合材料组织与性能的影响

邓坤坤  
【摘要】: 本文采用搅拌铸造法制备10μm5vol.%、10μm10vol.%和10μm15vol.% SiCp/AZ91镁基复合材料,并对基体合金和三种体积分数SiCp/AZ91镁基复合材料在不同的锻造工艺下进行锻造。采用金相显微镜(OM),扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对材料的显微组织进行了观察;测试了材料的室温力学性能。使用X射线衍射仪对锻造前后复合材料基体晶粒基面取向的变化进行了定性的分析。 研究结果表明:锻造可以显著细化铸态基体合金的晶粒,提高基体合金的屈服强度。不同的锻造工艺下,基体合金的屈服强度同基体晶粒度的大小成反比:晶粒大则屈服强度小,晶粒小则屈服强度高。变形量不变,基体合金在锻造温度为370℃的抗拉强度最高;锻造温度为320和420℃时,变形量从50%增加到60%时,合金抗拉强度增加,变形量增加到80%时,合金的抗拉强度反而降低。锻造温度为370℃合金屈服强度和抗拉强度,随变形量的增加而增加。 SiCp/AZ91复合材料经锻造后,其力学性能有很大提高。主要原因有:一方面,锻造变形能消除铸造缺陷,增强SiCp与基体的界面结合;另一方面,锻后复合材料中的SiCp沿垂直于锻造方向上呈定向、有序地排列,从而提高了增强体分布的均匀性。变形量为50%,随锻造温度由320℃升高到420℃,锻后复合材料的抗拉强度和屈服强度增加,随锻造温度的继续升高,锻后复合材料的强度反而降低;变形量为60%和80%时,锻造温度为370℃时的拉伸性能最高。锻造温度一定,变形量增加到60%时,锻后复合材料的抗拉强度和屈服强度随变形量的增加而增加,当变形量增加到80%时,反而降低。 沿垂直于锻造方向,锻后复合材料基体中形成很强的基面织构,随锻造温度和变形量的变化,基面峰的相对强度与拉伸强度具有相同的变化趋势。变形量为50%,二次锻造后复合材料的抗拉强度和屈服强度比一次锻造的要高;二次锻造时,锻造温度为370℃时的拉伸性能最高;随体积分数的增加,锻后复合材料的抗拉强度和屈服强度升高。在同种锻造工艺下,锻后复合材料的屈服强度比基体合金要高很多。


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