硼酸镁晶须增强镁基复合材料的谱学表征与性能研究.pdf

《硼酸镁晶须增强镁基复合材料的谱学表征与性能研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《硼酸镁晶须增强镁基复合材料的谱学表征与性能研究.pdf（5页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第?卷?第?期?光谱学与光谱分析?年?月?硼酸镁晶须增强镁基复合材料的谱学表征与性能研究金培鹏?丁雨田?许广济?刘?岩?兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室?甘肃 兰州?青海大学镁技术工程研究所?青海 西宁?摘?要?用?射线衍射谱分析了?镁基复合材料中的物相?研究了固溶处理和时效处理以及固溶处理加人工时效处理对复合材料组织演变的影响及组织与显微硬度之间的关系?结果表明?经过固溶处理后?共晶相的分解使复合材料的硬度值明显下降?时效处理使得复合材料的硬度逐渐增加并在时效处理?后出现时效峰值?然而随着时效时间的进一步增加?显微硬度值降低?经固溶处理?基体中?相基本溶解?形成过饱和的

2、固溶体?接着时效处理?相以弥散形式析出?从而使得复合材料的显微硬度值提高?而固溶处理?及时效处理?后?析出相由细小片状的连续析出相向粗大的层片状非连续析出相过渡?使得复合材料的显微硬度下降到?关键词?镁基复合材料?射线衍射谱?热处理?显微组织?硬度中图分类号?文献标识码?文章编号?收稿日期?修订日期?基金项目?中国科学院?年度?西部之光?人才培养计划项目资助?作者简介?金培鹏?年生?青海大学镁技术工程研究所教授?引?言?增强金属材料常用晶须是碳化硅?硼酸铝晶须?等?碳化硅晶须价格昂贵?用于航天等领域?硼酸铝晶须价格低廉?性能优越?但在增强合金时?会与合金中的镁等元素发生界面反应?这又限制了其应

3、用?硼酸镁晶须性能较优越?价格更为低廉?在硼酸镁晶须增强镁基复合材料中尚未发现界面反应现象?展示出诱人的应用前景?关于硼酸镁晶须增强镁基复合材料的研究极少?热处理对合金及其复合材料组织与性能的影响一般都用显微组织观察和显微硬度的变化进行研究?显微组织观察结合?射线衍射光谱研究金属基复合材料在各种热处理制度下的报道很少见到?周延怀等曾对?纳米复合材料经?射线衍射分析?观察到随热处理温度的增高?材料结构从无序到有序的转变过程?最近的文献主要集中在研究金属基复合材料热处理后复合材料内所产生的内应力方面?然而?由于用显微组织观察组织演变难于定量确定组织中相的溶解和析出?而?射线衍射光谱可很好地分析在不

4、同热处理制度处理后复合材料中物相的变化?本文采用固溶处理和时效处理?用?射线衍射光谱分析了热处理过程中复合材料中物相的变化?研究了热处理过程对复合材料的金相结构及性能的影响?实验部分?实验材料实验材料是体积分数为?的?镁基复合材料?实验过程在?大型光学显微镜上观察金相组织变化?采用?硬度仪测定不同热处理状态的复合材料和基体合金的维氏硬度?热处理在?型电阻炉上进行?炉内温差?热处理工艺参数如表?采用?型?射线衍射仪对试样进行?射线衍射分析?固溶处理?时效处理?固溶?时效处理?热水冷却?空冷?热水冷却?空冷?结果和讨论?射线衍射图谱和固溶处理对复合材料显微组织和硬度的影响图?所示是铸态下复合材料的

5、?射线衍射图谱?可看出?铸态下复合材料中有?相的峰?固溶处理过程中?相溶入?相中形成固溶体?如图?所示?经固溶处理?可以看出?相已大部分溶入?相中生成固溶?体?还有少部分未溶入的以共晶相存在?随着固溶时间的延长?相的溶入更加充分?如图?所示经过?固溶处理?后?相完全溶入?中?对复合材料固溶?后的?射线衍射图谱见图?可以看出?已没有?相的存在?复合材料由?相?以及表面的?构成?固溶效果明显?图?所示为不同固溶时间复合材料硬度的变化?从图中看出?随固溶时间的延长?合金的硬度逐渐下降?这是由于经过固溶处理后?基体镁合金中?相分解溶入?相中形成过饱和固溶体?这种组织硬度较低?导致了复合材料硬度下降?时

6、效处理对复合材料显微组织和硬度的影响图?为不同时效处理后复合材料的金相组织?显示出了不同时间时效处理后复合材料金相组织的变化?图?是不同时效时间后复合材料硬度变化曲线?可看出?随着时效时间的增加?复合材料硬度值逐渐增加?说明时效强化效果明显?时效处理?出现时效峰值?进一步时效处理?硬度开始降低?原因是时效过程中?由于?相的析?光谱学与光谱分析?第?卷?出?析出相起到了明显的弥散强化效果?随着时效时间的进一步增加?析出相形貌发生很大变化?由颗粒状向大片块状过渡?这种集聚降低了复合材料力学性能?固溶?时效热处理对复合材料显微组织和硬度的影响图?为不同固溶?时效处理后复合材料金相组织?由图?中看出?

7、固溶和时效时间短?相的析出较少?固溶?第?期?光谱学与光谱分析?时效?处理过程中?相从非连续析出开始?固溶?时效?后?形成大块连续的分布?对固溶?时效?的试样进行?射线衍射分析见图?可以看出?复合材料中重新出现?相的峰?表?所示为不同热处理工艺后复合材料的硬度值?可以看出时效?处理下?固溶处理时间长的硬度值大?原因是?固溶处理后?相的分解溶入更加充分?使得基体组织中的过饱和程度明显大于?固溶处理的过饱和程度?在时效处理过程中?由于过饱和程度大?相析出速率快且更加均匀?起到了明显的弥散强化效果?时效处理?复合材料的硬度大幅度提高?而时效处理?后?复合材料的硬度又大幅度下降?主要原因是随着时效时间

8、的延长?相由细小片?工艺参数固溶?时效?固溶?时效?固溶?时效?固溶?时效?硬度?状的连续析出相向粗大层片状的非连续析出相过渡?这种大块的聚集使弥散度较低?对合金的强化作用较小?降低了复合材料的力学性能?使硬度值降低?结?论?研究发现?经过?固溶处理?后?相完全溶入?相中?固溶热处理?复合材料的硬度下降?而时效处理由于?相的析出强化了复合材料?起到了弥散强化效果?使得复合材料的硬度逐渐增加并在时效?后出现峰值?然而随着时效时间增加?析出相形貌由颗粒状向大片块状过渡?这种集聚使硬度降低?固溶处理?接着时效处理?基体组织中的高饱和度使得?析出相的数量多且更加均匀?起到了弥散强化效果?使得复合材料的显微硬度值提高?而固溶处理?接着时效处理?后?相由细小片状连续析出相向粗大层片状非连续析出相过渡?这种大块的聚集?弥散度较低?使得复合材料的硬度下降?参考文献?周延怀?冯玉英?陆海彦?光谱学与光谱分析?光谱学与光谱分析?第?卷?第?期?光谱学与光谱分析