高默聲場下制備ZrB2/AZ91D鎂基復合材料的工藝工裝設計

2.2萬字 43頁 原創(chuàng)作品，獨家提交，已通過查重系統(tǒng)


摘要：AZ91合金是目前應用最廣泛的工程材料之一，本文采用熔體混合法制備ZrB2/ AZ91D復合材料。首先以Al-NH4BF4-K2ZrF6為反應體系，熔體反應合成法成功制備了ZrB2顆粒，然后將Al-ZrB2熔體和AZ91D熔體直接混合成功制備了ZrB2顆粒增強AZ91D基復合材料。實驗中還利用機械攪拌和高默聲制備不同工藝下的ZrB2顆粒和復合材料。利用差熱分析儀(DSC)、X-射線衍射儀(XRD)、光學顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、能譜儀(EDS)等儀器，研究了ZrB2顆粒的生長機制和形貌，AZ91D基體及其復合材料凝固組織和室溫力學性能。
反應物添加量對ZrB2顆粒影響的實驗結果表明：隨著(NH4BF4-K2ZrF6)混合粉末添加量的增加，鋁熔體中ZrB2的體積分數(shù)逐漸增加，當反應物添加量為50wt.%時，復合材料凝固組織中ZrB2顆粒的體積分數(shù)最大。此時制備的ZrB2/AZ91D復合材料凝固組織最佳。
高默聲對ZrB2顆粒影響的實驗結果表明：在高默聲的作用下，ZrB2顆粒形貌清晰，呈現(xiàn)出短棒狀，生成量增多；與此同時，熔體直接混合制備的復合材料在高默聲的作用下顆粒分布趨于均勻。在不同的超聲作用功率下，ZrB2顆粒在AZ91D中呈現(xiàn)出不同的分布，當超聲功率為1.1kW時，復合材料的室溫抗拉強度和延伸率達到最大值，分別為245MPa和3%，強度比未施加高默聲的復合材料提高了23.1%。同時，復合材料的拉伸斷口上解理臺階減少，逐漸出現(xiàn)韌窩，其斷裂方式由解理斷裂向準解理斷裂過渡。


關鍵詞：鎂基復合材料，原位合成，熔體直接混合法，ZrB2顆粒，高默聲