论文部分内容阅读
本文采用压力浸渗法制备了增强体粒径分别为4.5μm和17.5μm,体积分数分别为50%和55%的碳化硼颗粒增强AZ91镁基复合材料,此外还对增强体颗粒进行了预氧化处理(T=600℃,t=5min),制备了体积分数为50%的B4C/Mg复合材料。利用光学显微镜和分析天平分析了六种B4Cp/Mg复合材料的显微组织和密度,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、万能电子试验机、热膨胀仪等研究了复合材料的微观组织、力学性能、热膨胀性能和尺寸稳定性,探讨了增强体粒径、体积分数、预氧化处理等因素对复合材料性能的影响规律。微观组织观察表明,复合材料组织致密,B4C颗粒在复合材料内的宏观分布比较均匀,没有明显的气孔、偏聚等缺陷;透射电镜(TEM)分析发现B4C/Mg界面处生成MgB2,通过对反应吉布斯自由能的计算,证明界面处发生了B2O3(l)+4Mg(l)→MgB2(s)+3MgO(s)反应。由于B2O3熔点低(450℃),在铸造过程中部分B2O3融入Mg基体中,在基体中也生成了MgB2,其生成量与单位体积中界面面积Ic大小及B4C表面B2O3生成量有关;由于铸造过程中热错配应力的存在,导致了复合材料中位错的生成,并在颗粒尖角处有大量位错聚集。对B4C/Mg复合材料进行力学性能分析发现,复合材料与基体镁合金相比,抗弯强度提高约400MPa,弯曲模量增加约70GPa;增强体粒径、体积分数、和预氧化处理对材料力学性能影响的规律不明显,影响材料力学性能的主要因素为复合材料中单位体积中界面面积Ic及界面反应程度,Ic和界面反应过大或过小都不利于提高材料力学性能。热膨胀及尺寸稳定性的研究表明复合材料与基体镁合金相比,微屈服强度和尺寸稳定性分别提高了2倍和1倍,热膨胀系数降低1倍;增强体颗粒粒径的减小、体积分数的增加和对增强体预处理可明显提高复合材料微屈服强度和热循环尺寸稳定性,降低热膨胀系数。其原因主要是上述因素导致材料中位错密度的增加,位错密度的增加导致了屈服强度的增加,从而出现了上述影响规律。