掺钇对硼化物强化镁锂基复合材料作用的研究

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摘要:镁锂合金因具有高比强度、高比刚度、阻尼性能好等优点,在航天航空领域、电子工业及通讯行业有着广泛的应用。本文以硼化物强化镁锂基复合材料为研究对象,通过调整制备的工艺参数和添加钇元素,研究其对复合材料锭坯质量、力学性能稳定性的作用。主要研究结果如下:锭坯质量主要受熔体中气体含量、镁的挥发量和搅拌时间的影响。结果表明,减少搅拌时间可减少锭坯中气孔数量,增加锭坯高度可提高锭坯利用率,添加钇元素可进一步减少锭坯中缺陷的数量、细化显微组织,因而显著提高锭坯的质量。添加0.5%Y可以明显细化合金基体的晶粒尺寸,Y在材料中的主要存在形式为A12Y;当添加1%Y后,复合材料拥有最高的抗拉强度(248.7MPa)、屈服强度(217.5MPa)、弹性模量(51.7GPa)、弯曲强度(303.4MPa)和优越的延伸率(21.0%).将复合材料在室温下时效一年,研究其时效软化特性,发现添加0.5%Y可使复合材料室温下的抗拉强度降低幅度减少19.4%。通过设计变温拉伸试验,研究复合材料的耐热性能,发现与室温相比,在60℃和100℃下拉伸时,添加0.5%Y可使复合材料抗拉强度的降低幅度分别减少23.4%和13.3%。因此,Y对改善复合材料的高温力学性能更加明显。添加少量的Y对材料的抗时效软化能力和高温力学稳定性都有改善。通过XRD分析,初步确定强化相由LiB、LiBC、Mg2B组成,对晶格常数和强化相含量的计算,进一步验证强化相组成的合理性,由此也合理地计算出材料的理论密度。针对本复合材料自身的特点,分析强化机制的组成,对各部分强化模型进行计算,得出本复合材料的主导强化机制为第二相强化。
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