Mg2Si/ZA40复合材料的制备与性能研究
应用重力铸造法,结合原位自生复合材料技术制备了Mg2Si/ZA40复合材料.利用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、拉伸试验、冲击试验、硬度测试以及摩擦磨损试验等分析和检测方法,研究了Sb变质工艺参数及增强相Mg2Si含量对复合材料显微组织及力学性能的影响.得出了如下的相关结论:利用重力铸造法,配合金属Sb变质工艺,制备出了Mg2Si含量分别为3wt.%、6wt.%、9wt.%、12wt.%的Mg2Si/ZA40复合材料,复合材料组织致密,增强相颗粒分布均匀.经过Sb变质处理后,复合材料中Mg2Si颗粒由粗大的十字状、不规则形状变成了多边形或细小的颗粒状,Mg2Si尺寸明显减小,分布更为均匀.基体合金的组织得到了细化,树枝晶间距减小,组织更为致密.当变质温度为720℃、变质时间为20min、Sb的加入量为0.9wt.%时,ZA40-9wt.%Mg2Si复合材料的基体组织、Mg2Si尺寸和形貌都得到了极大的改善.同未经过变质处理的复合材料相比,经Sb变质的Mg2Si/ZA40复合材料的硬度、抗拉强度、伸长率以及冲击韧性分别提高了6.5%、3.6%、25.7%和11.9%.随着复合材料中Mg2Si含量的增加,复合材料的硬度逐渐增大,冲击韧性逐渐减小,伸长率逐渐降低.随着复合材料中Mg2Si含量的增加,复合材料的抗拉强度先缓慢减小,然后下降明显.当Mg2Si含量小于6wt.%时,抗拉强度缓慢减小;当Mg2Si含量大于9wt.%时,抗拉强度明显降低.复合材料的耐磨性能优于基体ZA40合金.在润滑条件下,施加500N载荷时,ZA40-9%Mg2Si复合材料的磨损量较基体合金减少了22%;施加700N载荷时,ZA40-9%Mg2Si复合材料的磨损量较基体合金减少了21.3%.在干摩擦条件下,施加200N载荷时,ZA40-9%Mg2Si复合材料的磨损量较基体合金减少了19.5%;施加250N载荷时,ZA40-9%Mg2Si复合材料的磨损量较基体合金减少了21.8%.摩擦磨损实验结果表明,基体合金主要是粘着磨损产生的结果;而Mg2Si/ZA40复合材料的磨损主要是粘着磨损以及磨料磨损的综合作用形成的.
- 作者：
- 胡保珠
- 学位授予单位：
- 陕西理工学院
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 解念锁
- 中图分类号：
- TB33；TG249
- 关键词：
- Mg2Si/ZA40复合材料；Sb变质；显微组织；力学性能；耐磨性能
- Mg2Si/ZA40 composites； Sb modification； microstructure； mechanical properties； wear resistance