| 题名 | 工艺参数对触变成形Mg_2Si_p/AM60B复合材料组织和力学性能影响机制 |
| 作者 | 张素卿 |
| 答辩日期 | 2016 |
| 导师 | 陈体军 |
| 关键词 | 触变成形 AM60B基复合材料 Mg2Si颗粒 抗拉强度 摩擦磨损 |
| 学位名称 | 博士 |
| 英文摘要 | 本文采用触变成形的方法制备了原位Mg2Sip/AM60B镁基复合材料,拓宽了半固态加工领域的研究成果。对“工艺-组织-性能”之间的关系展开了深入的研究,揭示了模具温度、压头下行速度、保压压力、加热时间和加热温度等工艺参数对触变成形复合材料组织和拉伸性能的影响规律。通过单因素实验的方法,确定出最优实验参数。通过与传统的金属型铸造复合材料和触变成形AM60B进行对比研究,分别解释了触变成形工艺的优势和Mg2Si颗粒在拉伸过程中的强化机理。对触变成形复合材料的摩擦磨损性能进行了研究,讨论其在不同工况下的摩擦学行为,揭示其不同工况下的磨损机制。通过与金属型铸造复合材料与触变成形AM60B进行对比,研究了触变成形复合材料的耐磨机理。相关的实验结果表明:1、经过化学细化处理的原位Mg2Sip/AM60B在部分重熔过程中可以获得理想的半固态组织,说明该复合材料可以使用触变成形工艺进行制备。该复合材料在部分重熔过程中的组织演变可以分为四个阶段:快速粗化阶段,组织分离阶段,球状化阶段和最终的粗化阶段。复合材料与基体的组织演变阶段基本类似。但是由于Mg2Si颗粒的存在,延缓了复合材料组织演变进程。2、最佳的触变成形加工工艺参数为模具温度300℃、压头下行速度60mm/s、保压压力192MPa、加热时间60min、加热温度600℃。Mg2Si颗粒主要通过载荷传递机制对基体进行强化,能有效的避免裂纹从基体中萌生。Mg2Si颗粒的主要失效形式为界面脱粘、颗粒断裂和颗粒破碎。为了使Mg2Si颗粒的强化效果能够得以充分发挥,要通过调整触变成形工艺参数,尽量避免Mg2Si颗粒的聚集,以及避免在Mg2Sip/基体界面处产生较大的残余应力集中。此外,基体拉伸性能差,裂纹过早的在基体的缺陷处萌生、扩展,也使得Mg2Si颗粒的强化效果无法得以体现。3、最优参数下获得的触变成形复合材料的抗拉强度和延伸率分别为209MPa、11.9%,与传统的金属型铸造复合材料相比分别提高了93%和138%。拉伸性能的提高归因于缩松缩孔的减少,固溶强化的提升,共晶β相的减少和加工硬化效果。与同一参数下的触变成形AM60B相比,抗拉强度提高了36%,延伸率稍有下降。抗拉强度的提高来自于Mg2S i颗粒的强化效果。在高温下进行拉伸试验,触变成形复合材料和AM60B性能的差异随温度的提高而减小,Mg2Si颗粒的强化作用随着温度的升高而降低。随温度的升高,两种材料的抗拉强度都下降,延伸率上升。因为在高温下实验,共晶β相软化,位错运动能力增强,非基面滑移和动态回复再结晶机制被激活。在200℃不同的应变速率下进行拉伸试验,随应变速率升高,触变成形复合材料的断裂机制逐渐由韧性断裂转变为脆性断裂。4、触变成形复合材料的磨损机制有氧化磨损、磨料磨损、粘着磨损、剥层磨损、熔融磨损等,各种磨损机制在不同的工况下起主导作用,他们并不是相互独立的,而是交叉进行。与触变成形AM60B相比,复合材料由于Mg2Si颗粒的加入得以改善,颗粒能够起到良好的支撑作用和避免疲劳裂纹在基体的萌生、扩展。与金属型铸造复合材料相比,触变成形材料含有更少的共晶β相,初生相颗粒之间的结合强度高,在高载荷下耐磨性好。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 151 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/89837]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张素卿. 工艺参数对触变成形Mg_2Si_p/AM60B复合材料组织和力学性能影响机制[D]. 2016. |
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