【摘 要】
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利用镁基金属易于产生取向性的特点及BaTiO3陶瓷物理化学稳定性优势,本文首次探索性研究了以BaTiO3颗粒和镁基(Mg、AZ91)材料之间相互掺杂后对其复合材料的组织及性能的影响规律。本文主要研究内容及结论如下:(1)开展了套管轧制Mg/BaTiO3陶瓷带材实验结果表明,0wt%Mg/BaTiO3陶瓷带材侧边形貌呈规则的多边形形状,套管大变形过程能够改变BaTiO3陶瓷的偏聚方式,形成一定的群体
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利用镁基金属易于产生取向性的特点及BaTiO3陶瓷物理化学稳定性优势,本文首次探索性研究了以BaTiO3颗粒和镁基(Mg、AZ91)材料之间相互掺杂后对其复合材料的组织及性能的影响规律。本文主要研究内容及结论如下:(1)开展了套管轧制Mg/BaTiO3陶瓷带材实验结果表明,0wt%Mg/BaTiO3陶瓷带材侧边形貌呈规则的多边形形状,套管大变形过程能够改变BaTiO3陶瓷的偏聚方式,形成一定的群体取向,多边形形貌可以作为TGG方法制备织构化BaTiO3陶瓷的模板,诱导整体的陶瓷择优生长。金属颗粒与陶瓷粉体颗粒粒径差距较大使其金属掺杂变形中异性颗粒之间相互排斥,即使极少量的金属颗粒也难于一体化融合于陶瓷粉体中,5wt%Mg/BaTiO3、10wt%Mg/BaTiO3陶瓷带材样品侧边形貌仍较不规则,且成份偏析较为严重,制备带材的取向性并不理想,减小掺杂粉体粒径差异有利于大变形条件下的取向性样品制备。(2)热辊套管轧制BaTiO3/Mg和BaTiO3/AZ91进一步提升了复合粉体的变形能力和总变形量,轧制后带材组织均为扁平长条状变形区。带材侧边晶粒较中心处更为细小,随着陶瓷颗粒含量增加,组织成份不均匀性加剧,硬度增加、抗拉强度减小、电化学腐蚀性能下降,BaTiO3质量分数为5%时,抗拉强度都达到最大值。断口形貌呈现河流花样,无明显韧窝和解理面,断裂方式主要为脆性断裂。(3)搅拌铸造铸态和均匀化后BaTiO3/AZ91复合材料组织性能表明铸态中BaTiO3颗粒在第二相中无明显含量和形貌分布规律。均匀化后少部分BaTiO3颗粒分布在晶粒中的Mg-Al-Mn相内,大部分分布在共晶区生成的β相β-Mg17Al12内。铸态金相图中各组分存在部分区域有陶瓷颗粒团聚现象,并且随着颗粒含量的增加,颗粒团聚越为明显。均匀化后1wt%BaTiO3/AZ91复合材料晶粒直径约为185μm,相比于原始样品AZ91晶粒细化了约20%。铸态和均匀化后各组分硬度值均随BaTiO3颗粒含量增多而增加,铸态1wt%BaTiO3/AZ91抗拉强度达到最大值为185.8MPa,延伸率为12.5%,均匀化后抗拉强度上升至235.8MPa,延伸率增加不明显。随着含量的进一步增多,团聚现象严重,组织均匀性降低导致抗拉强度急剧下降。(4)搅拌铸造下铸态断裂宏观形貌成波浪形断裂,断裂方式为脆性断裂,而均匀化后试样宏观断裂形貌与拉伸方向成45°,均匀化后断裂机制为韧性和解理混合断裂,断口上显著分布第二析出相。陶瓷颗粒含量在1wt%组织分布均匀性较好,拉伸断口中解理台阶较少,韧窝较多,抗拉强度和延伸率均提高。
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