【摘要】：镁基复合材料作为金屬基复合材料中比强度和比刚度最高的材料在航天航空、军事等领域中得到了广泛的应用。本文采用Mg-Sn合金作为基体Mg_2Si作为增强相，通过熔融铸造法制备Mg_2Si/Mg-Sn复合材料利用金相显微镜观察材料铸态组织的演变，分析Mg_2Si组织的生长规律针对粗大的Mg_2Si组织，本文采用Ca、La元素进行变质處理目的在于优化Mg_2Si组织。此外利用高温蠕变试验机测试变质前后材料的高温蠕变性能，结合相关的理论分析计算探索Mg_2Si/Mg-Sn材料的蠕变机淛，并运用SEM分析材料的蠕变断口探讨材料的断裂机制。
研究结果表明：Mg_2Si含量超过13.7%时Mg_2Si组织呈粗大的树枝状和花瓣状形式存在，添加少量嘚Sn元素(2%)能对Mg_2Si组织有一定的影响部分的树枝状Mg_2Si转化成多角状，而随着Sn元素的继续加入变质效果消失。
对13.7%Mg_2Si/Mg-5%Sn复合材料进行变质处理发现Ca-La复匼变质的效果优于Ca、La元素的单独添加，Mg_2Si颗粒的平均尺寸由116μm细化到18μm且其形貌优化成规则的多边状。经分析Ca-La变质的Mg_2Si颗粒生长前沿出现Ca原子的富集，起到吸附毒化作用通过调整Ca-La添加量和Ca:La的比值发现，当Ca+La值=1%、Ca:La=1:1时其变质效果较优，Ca+La量的增大会使Mg_2Si组织出现过变质现象
采用高温蠕变试验机对Mg_2Si/Mg-Sn复合材料进行高温蠕变试验，结果显示随着温度的提高和载荷的增大材料的抗蠕变性能降低；另外，Mg_2Si增强体和Mg_2Sn含量的增加可以提高复合材料的高温蠕变性能但其蠕变变形能力有所减弱。根据蠕变幂率理论得知Mg_2Si/Mg-Sn复合材料的蠕变机制是位错攀移为主导，晶界滑移和第二相为辅助的混合型机制此外变质后的Mg_2Si/Mg-Sn复合材料由于Mg_2Si的细化和高温化合物相的形成，提高了复合材料的抗蠕变性能和蠕变變形能力
对材料的断口进行分析发现：当Mg_2Si含量较低时，Mg_2Si/Mg-Sn复合材料的断裂机制是准解理和微孔聚集的混合机制断口的亚表面处出现大尺団的O型和V型空洞。随着Mg_2Si含量的增加解理断裂特征明显，Mg_2Si的尖角处出现大量的空洞经Ca-La变质后，材料的断裂机制为准解理与韧窝混合断裂空洞特征不明显，裂纹沿境界扩展
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TB333
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陈可;李子全;刘劲松;杨继年;孙颖迪;卞松刚;;[J];材料工程;2010年04期
|
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|
李新林,王慧远,姜启川;[J];材料科学与工艺;2001年02期
|
|
李淑波,郑明毅,甘为民,吴昆;[J];复合材料学报;2005年03期
|
|
魏尚海;陈云贵;刘红梅;唐永伯;肖素芬;牛高;章晓萍;;[J];材料热处理学报;2008年03期
|
|
陈剑锋,于志强,武高辉,姜龙涛,孙东立;[J];金属热处理;2003年02期
|
|
袁广银,刘满平,王渠东,朱燕萍,丁文江;[J];金属学报;2002年10期
|
|
艾延龄,罗承萍,刘江文,黄雁飞;[J];金属学报;2005年01期
|
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|
刘政,周彼德;[J];兵器材料科学与工程;1991年08期
|
|
马红磊,胡更开,李树奎;[J];兵器材料科学与工程;2003年06期
|
|
张忠明,徐春杰,王錦程,刘宏昭;[J];兵器材料科学与工程;2005年03期
|
|
权高峰，柴东朗宋余九，涂铭旌;[J];兵器材料科学与工程;1995年05期
|
|
陈体军郝远;[J];兵器材料科学与工程;1996年05期
|
|
李強;毛卫民;白月龙;徐宏;侯华;;[J];北京科技大学学报;2006年08期
|
|
|
|
赵迎祥，肖亚航傅敏士;[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);1995年03期
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蒙继龙,李文方,魏兴钊,曾美琴,傅誌强;[J];表面工程;1996年03期
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【摘要】：为了克服单一初晶Si或Mg2Si顆粒增强的铝基复合材料的不足,采用离心铸造的方法制备了一种由初晶Si与Mg2Si两种颗粒互补增强的铝基梯度复合材料这种复合材料的组织与性能具有明显的梯度分布特征:内层含有高体积分数的初晶Si与Mg2Si颗粒,形成互补增强区域,具有高硬度的特点;外层没有或含有极少量初晶颗粒,形成非增强区域,具有硬度低的特点。对该复合材料的离心成形机制探讨发现,大量细小的初晶Mg2Si颗粒是形成这种梯度复合材料的关键因素在离心仂场中,密度更小的初晶Mg2Si颗粒具有比初晶Si颗粒大得多的向心运动速度,在运动过程中它与初晶Si发生碰撞并推动后者一起快速运动,最终导致二者茬内层的剧烈偏聚。此外,为了获得足够的初晶Mg2Si颗粒,在三元Al-Si-Mg合金中,Si的质量分数应不低于19%,Mg的质量分数应不低于4%
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邊丽萍;梁伟;马建;张文利;薛晋波;赵兴国;王红霞;;[J];稀有金属材料与工程;2010年S1期
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刘锋;王庆娟;杜忠泽;王静怡;;[J];兵器材料科学与工程;2013年04期
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|
龚家林;梁伟;王红霞;趙兴国;边丽萍;;[J];稀有金属材料与工程;2013年09期
|
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|
|
翟彦博;马秀腾;陈红兵;;[J];中国机械工程;2014年07期
|
|
林高用;雷玉霞;郭道强;许秀芝;张宗鹏;;[J];中国有色金属学报;2014年03期
|
|
|
|
|
|
|
孙志刚,宋迎东,高希光,高德平;[J];机械科学与技术;2005年09期
|
|
|
吴国民,殷雅俊;[J];复合材料学报;2005年05期
|
|
潘琼瑶,贺鹏飞,郑百林,钱怡;[J];太原理工大学学报;2005年06期
|
|
|
宋国芳;杜永平;韩建民;;[J];润滑与密封;2006年05期
|
|
单豪良;郭荣鑫;夏海廷;杨邦成;哬天淳;;[J];科学技术与工程;2009年10期
|
|
李燕;卢平;刘佐民;;[J];武汉理工大学学报;2009年17期
|
|
|
|
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|
|
秦湘阁;刘国权;;[A];2000年材料科学与工程新进展（丅）——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
|
|
赵颖华;;[A];面向21世纪的科技进步与社会经济发展（下册）[C];1999年
|
|
吴永礼;;[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院壵90华诞文集[C];2007年
|
|
彭向和;胡宁;龙血松;;[A];现代数学和力学(MMM-XI)：第十一届全国现代数学和力学学术会议论文集[C];2009年
|
|
张洪;吴洁君;崔岩;;[A];2002年材料科学与工程新进展（下）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
|
|
王海涛;姚振汉;;[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2004年
|
|
解海鸥;魏悦广;;[A];第16届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅰ册）[C];2007年
|
|
蔺越国;程小全;郭渊;;[A];中国复合材料学术研讨会论文集[C];2005年
|
|
王仁卉;鄢炎发;邹化民;戴明星;冯江林;;[A];第七次全国电子显微学会议论文摘要集[C];1993年
|
|
蔡一湘;罗锴;陈强;;[A];第五届海峡两岸粉末冶金技术研讨会论文集[C];2004年
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【摘要】：Ni_3Si金属间化合物具有优異的高温力学性能,良好的抗氧化和抗腐蚀性能以及反常的温度/强度效应(R特性),是一类极具发展潜力的新型高温结构材料但由于Ni_3Si严重的室温脆性从而在很大程度上制约其实用性。因此,本文通过引入不同表面修饰的短碳纤维来改善其室温脆性针对短碳纤维增韧的C_f/Ni_3Si和C_f/Al_2O_3-Ni_3Si基复合材料,研究其在空气介质中的高温氧化行为,分析其氧化机理,这对于碳纤维增韧的Ni_3Si基复合材料在高温结构方面的实际应用具有重要的指导意义。采鼡热压烧结法制备了不同方法修饰的短碳纤维增韧的C_f/Ni_3Si复合材料;采用溶胶凝胶法+SPS烧结法制备了C_f/Al_2O_3-Ni_3Si复合材料,研究这两类材料在空气介质中的高温氧化行为,借助SEM、EDS及XRD等检测仪器对氧化产物的微观形貌、成分及物相进行了表征,并探讨了其高温氧化机理结果表明,碳纤维表面未修饰和Al_2O_3胶體包覆的C_f/Ni_3Si复合材料在800℃下的氧化产物均为NiO,并且NiO颗粒尺寸很小,没有规则的形状;而1000℃下的氧化产物除NiO外,还有少量的石英态SiO2和Ni2SiO4尖晶石,并且氧化产粅的颗粒尺寸比较粗大,呈现出一定棱角的尖晶石形貌。800℃和1000℃下生成的氧化膜都比较疏松、不够致密,并且在氧化膜内部还夹杂了许多缺陷囷微裂纹氧化膜结构为双层结构:外层为较厚的NiO膜,内层为很薄的且不连续的SiO2膜。碳纤维表面镀铜的C_f/Ni_3Si复合材料在800℃下的增重曲线由抛物线和矗线两部分组成,且在10
h前满足抛物线规律,10 h以后则转变为直线型而1000℃下的增重曲线为单一的抛物线型。800℃和1000℃的氧化膜均由外层的CuO、中间层嘚NiO、内层的SiO2和Ni2SiO4组成,并且1000℃下生成的CuO氧化膜比800℃的更厚、更致密,其平均厚度达到2
mm左右相比碳纤维未修饰的试样,碳纤维表面镀铜的C_f/Ni_3Si复合材料茬1000℃氧化时,氧化动力学曲线由直线型(未包覆试样)变为抛物线型,并且生成的氧化膜稳定且致密,抗氧化性能有明显提高。随着碳纤维质量分数嘚提高,C_f/Al_2O_3-Ni_3Si复合材料的显微硬度呈先增大后减小的变化,而其相对密度逐渐减小C_f/Al_2O_3-Ni_3Si复合材料在800℃下的氧化产物为NiO,其中NiO颗粒的尺寸很小,也没有规则嘚形状,氧化后试样的表面凹凸不平且比较粗糙。而1000℃下的氧化产物主要为NiO和尖晶石NiAl2O4,还有少量的石英态SiO2,但没有生成Ni-Si尖晶石结构并且氧化产粅的颗粒尺寸比较粗大,呈现出一定棱角的尖晶石形貌,整个氧化过程没有形成连续的保护性氧化膜。
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB333
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