【摘 要】
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镁的密度小、储量丰富,这使得镁及其合金具有其它金属不可比拟的独有的优势,在节能降耗和轻量化领域具有良好的应用前景。然而低强度、低硬度、低刚度等缺点限制了镁及其合金在工业中的广泛使用。镁基复合材料综合了镁及其合金基体优异的性能,同时克服了镁及镁合金硬度低、绝对强度低等缺点,作为结构件应用成为一种有吸引力的选择。但是,普遍研究的陶瓷颗粒增强镁基复合材料带来的塑性损失是一个普遍且令人烦恼的问题。金属增强
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镁的密度小、储量丰富,这使得镁及其合金具有其它金属不可比拟的独有的优势,在节能降耗和轻量化领域具有良好的应用前景。然而低强度、低硬度、低刚度等缺点限制了镁及其合金在工业中的广泛使用。镁基复合材料综合了镁及其合金基体优异的性能,同时克服了镁及镁合金硬度低、绝对强度低等缺点,作为结构件应用成为一种有吸引力的选择。但是,普遍研究的陶瓷颗粒增强镁基复合材料带来的塑性损失是一个普遍且令人烦恼的问题。金属增强颗粒具有较好的变形能力,可以在提高强度的同时而使材料塑性损失较少。新兴的放电等离子烧结技术具有烧结速度快、烧结坯材料致密度高等优点。将金属颗粒弥散强化与基于放电等离子烧结的粉末冶金工艺相结合,有望对高性能镁基复合材料的制备带来有益效果。因此,本文采用“高能球磨+放电等离子烧结技术”的粉末冶金技术,制备出通过颗粒增强和双峰晶粒尺寸分布协同耦合强化的镁基复合材料。本文以金属Ti颗粒弥散强化镁基复合材料为研究对象,采用X射线衍射、光学显微镜、扫描电镜等分析方法对材料的微观组织结构和微区成分进行观察分析,并对材料的相对致密度和力学性能进行测试和分析,通过高能球磨工艺,探讨了高能球磨工艺参数对纯镁微观结构和颗粒形貌演变的影响规律,获得了制备纳米晶纯镁粉末优化工艺参数匹配。并通过放电等离子烧结技术对超细晶纯镁粉末进行了固结,揭示了纯镁在放电等离子烧结过程中的致密化行为和烧结机理,讨论了烧结温度和烧结时间对纯镁烧结坯的相对致密度、微观组织和力学性能的影响,为复合材料的制备设计合理的烧结工艺参数提供了依据和参考。据此获得了金属Ti颗粒和双峰晶粒尺寸分布协同耦合强化的镁基复合材料,通过对复合材料微观组织、力学性能的观察、测试和分析,结果表明,金属Ti颗粒的存在,Ti颗粒弥散强化双峰镁基复合材料具有更高的硬度、抗压强度和失效应变,当Ti颗粒含量为3wt.%时硬度、抗压强度和失效应变分别提高了22%、38%、35%,揭示了Ti颗粒弥散强化双峰镁基复合材料的主要强化机制为位错强化、细晶强化和载荷传递强化和具有脆性断裂与韧性断裂混合的断裂模式。
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