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技術(shù)知識(shí)

鎂課堂:組織細(xì)密的鎂-鋅-鋯系合金

2017-05-22 點(diǎn)擊數(shù):2237

近30年來,美國道屋(DOW)化學(xué)公司等,在研發(fā)鎂基復(fù)合材料方面取得了很大進(jìn)展,制備了SiC顆粒含量高達(dá)26Vo1.%的錠坯,其相對致密度達(dá)95%左右,直徑達(dá)到250mm以上,質(zhì)量約70kg,擠壓出外徑133mm、內(nèi)徑121mm管材,直徑79mm及直徑57.2mm的棒材,以及截面為133mm×19mm的矩形棒與不規(guī)則截面的型材。復(fù)合材料的基體合金有:AZ31B、AZ61A、AX80A、ZK60A、Z6(Mg+6mass.%Zn)、ZE62(Mg-6Zn-2Ce)、AZ90和AZ92A等,增強(qiáng)材料有:Al2O3顆粒(平均粒徑36μm)、SiC顆粒(平均粒徑36μm、16μm、10μm)、B4C顆粒(平均粒徑16μm)。

由于鎂基復(fù)合材料的變形能力差,擠壓成形難度大,擠壓速度慢,以0.3m/s~1.2m/s為宜。AZ31B/SiCp復(fù)合材料有相當(dāng)好的可擠壓性能,基擠壓管材(外徑133mm、壁厚12mm)的力學(xué)性能見表1,表中數(shù)字為3個(gè)試樣的平均值,增強(qiáng)相為20mass.%SiCp。

由表中的數(shù)據(jù)可知,AZ31B/SiCp復(fù)合材料的強(qiáng)度、模量均比AZ31B合金的高得多,雖然SiCp的含量高達(dá)20%,但材料仍有相當(dāng)高的塑性,另外,采用的更細(xì)的SiCp還可以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的強(qiáng)度。雖然這幾種復(fù)合材料的力學(xué)性能僅與未復(fù)合的ZK60A-T5合金的相當(dāng),但前者的模量高得多。

用熔體攪拌法制備的AZ91/SiCp、AZ61/SiCp復(fù)合材料及未增強(qiáng)基體合金的性能比較見表2。SiCp是在固相線及液相線溫度區(qū)間加入的,隨后在液相線溫度以上攪拌熔體,以降低SiCp與AZ910合金熔體之間的反應(yīng)。

采用SiC晶須、2μm~5μm顆粒及碳纖維作為增強(qiáng)體可以獲得性能更優(yōu)秀的復(fù)合材料錠坯,經(jīng)壓力加工后可進(jìn)一步提高力學(xué)性能,因?yàn)閴毫庸た梢韵V坯中的一些缺點(diǎn)。

雖然Mg-Li合金有很高的比強(qiáng)度及比剛度,但基他力學(xué)性能仍不夠理想,如與陶瓷增強(qiáng)相制成復(fù)合材料,則各項(xiàng)性能可以獲得全面提升。

碳纖維和石墨纖維肯有高強(qiáng)度和高模量等優(yōu)點(diǎn),而且不易與Mg及鎂合金發(fā)生反應(yīng),是理想的鎂及鎂合金復(fù)合材料增強(qiáng)體,但它們不適宜于高鋁含量的鎂合金,因?yàn)锳l會(huì)與C反應(yīng)生成Al4C3,對界面強(qiáng)度不利,此外,Al2O3也是鎂基復(fù)合金材料的有效增強(qiáng)體。

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