Sn纳米颗粒增强镁基复合材料的组织性能研究

摘要

颗粒增强镁基复合材料具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、易机械加工等特点，是目前最有可能实现低成本、规模化生产的镁基复合材料。近年来，通过引入微、纳米级粒子制备颗粒增强镁基复合材料，提高镁合金强度、塑性方面做了许多成功的尝试，这将会拓宽镁合金在电子、通信、现代汽车、航空航天等领域的应用。本文选用AZ31镁合金为基体，直流电弧等离子体法制备Sn纳米颗粒并作为引入颗粒，采用搅拌铸造法制备Mg2Sn/AZ31镁基复合材料，并与Sn锭形式引入作对比。利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜以及室温拉伸试验仪等多种分析测试方法，研究Sn纳米颗粒的引入对AZ31镁合金组织性能的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴直流电弧等离子体法制备的Sn纳米颗粒，粒径均匀，大小在40-80nm之间，颗粒形态为球形，表面有一层厚度约6nm的氧化物包覆。⑵无论Sn以何种形式引入，均可与Mg原位反应生成Mg2Sn增强相。引入Sn纳米颗粒时，可在基体中形成纳米级Mg2Sn颗粒，但主要以团簇形式存在;Sn锭的引入则在基体中形成微米级的粗大Mg2Sn颗粒。⑶引入1wt.％Sn纳米颗粒时，β-Mg17Al12相主要以骨骼状断续地分布在α-Mg的晶界处;由于Mg2Sn相与β-Mg17Al12相的分布存在重叠性，当进一步增加Sn纳米颗粒的含量(3wt.％)，Mg2Sn纳米颗粒之间团聚加重，以“链状”分布于晶界处，使得骨骼状β-Mg17Al12相又会连续地分布。⑷Sn纳米颗粒的引入，使AZ31镁合金的性能得到一定的提高，引入量为1wt.％时，抗拉强度、伸长率分别提高35.6％、83.6％，但略低于引入1wt.％Sn锭时材料的性能，这与Sn纳米颗粒在熔炼过程中的烧损导致其实际引入量较少以及纳米级Mg2Sn颗粒以团簇形式存在有关。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 镁及镁合金

1．2 镁基复合材料

1．2．1 基体合金

1．2．2 增强体

1．3 纳米颗粒增强镁基复合材料

1．3．1 纳米材料的特性

1．3．2 纳米材料的制备

1．3．3 纳米材料的应用

1．3．4 纳米颗粒增强镁基复合材料

1．3．5 纳米颗粒增强镁基复合材料制备方法

1．4 论文研究目的及主要内容

1．4．1 论文研究目的

1．4．2 论文研究内容

2 实验方法及分析手段

2．1 实验成分设计

2．2 实验原材料

2．3 实验准备

2．4 颗粒增强镁基复合材料的制备

2．4．1 引入Sn纳米颗粒制备镁基复合材料

2．4．2 引入Sn锭制备镁基复合材料

2．5 显微组织分析及力学性能测试

2．5．1 物相分析

2．5．2 金相分析

2．5．3 扫描电镜分析

2．5．4 透射电镜分析

2．5．5 力学性能测试

3 Sn纳米颗粒的制备及表征

3．1 直流电弧等离子体法制备Sn纳米颗粒

3．1．1 直流电弧等离子体法装置设备

3．1．2 直流电弧等离子体法制备Sn纳米颗粒实验步骤

3．2 Sn纳米颗粒测试与表征

3．2．1 物相分析

3．2．2 显微组织分析

4 实验结果与分析

4．1 Sn锭引入对镁合金组织及性能影响的研究

4．1．1 物相分析

4．1．2 显微组织分析

4．1．3 力学性能分析

4．1．4 拉伸断口形貌分析

4．1．5 小结

4．2 Sn纳米颗粒引入对镁合金组织及性能影响的研究

4．2．1 物相分析

4．2．2 显微组织分析

4．2．3 力学性能分析

4．2．4 拉伸断口形貌分析

4．2．5 小结

4．3 讨论

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢