搅拌摩擦加工制备Nano-ZrO2增强AZ31镁基复合材料及其力学性能分析

摘要

以AZ31镁合金为基体,纳米二氧化锆(Nano-ZrO2)为增强体,通过高转速搅拌摩擦加工工艺在AZ31镁板上制备Nano-ZrO2/AZ31复合材料。利用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)观察试样截面及拉伸断口的微观形貌、元素组成及分布;采用拉曼光谱仪对材料成分以及微区成分分布进行分析;通过超景深显微镜、硬度计和万能试验机,分析复合材料中晶粒大小、硬度及拉伸性能。结果表明:利用高转速搅拌摩擦加工技术可以制备出增强相分布均匀的Nano-ZrO2/AZ31复合材料。经过搅拌摩擦加工后,焊核区的晶粒相比母材晶粒得到明显的细化,其截面硬度比母材硬度提高了23.4%,符合弥散强化规律。并且,所制备出含不同增强体体积分数(4.29%,2.86%及1.42%)的复合材料中,增强体体积分数为2.86%的复合材料抗拉强度最高,达到168.67 MPa,其断裂伸长率为6.64%,为韧性断裂。