【摘 要】
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本文先采用半固态搅拌铸造法制备了Ti3SiC2增强AZ91D镁基复合材料,并结合之前制备的Ti2Al C/AZ91D复合材料研究了复合材料界面和力学性能,阐明了Al和Si元素对镁基复合材料界面的影响。进一步,采用半固态搅拌铸造和热挤压制备了Ti3(Si0.8Al0.2)C2增强AZ91D镁基复合材料,研究了挤压比对其显微组织、力学性能和摩擦特性的影响。首先成功制备了5、10、15、20 vol.%
【基金项目】
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国家自然科学基金 （51701010）； 国家自然科学基金,半固态坯触变制备高性能镁基复合材料形性定量表征与调控,52175284；
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本文先采用半固态搅拌铸造法制备了Ti3SiC2增强AZ91D镁基复合材料,并结合之前制备的Ti2Al C/AZ91D复合材料研究了复合材料界面和力学性能,阐明了Al和Si元素对镁基复合材料界面的影响。进一步,采用半固态搅拌铸造和热挤压制备了Ti3(Si0.8Al0.2)C2增强AZ91D镁基复合材料,研究了挤压比对其显微组织、力学性能和摩擦特性的影响。首先成功制备了5、10、15、20 vol.%Ti3SiC2/AZ91D复合材料,复合材料的杨氏模量随着Ti3SiC2体积分数的增加而增加。拉伸试验表明,Ti3SiC2的最佳增强体积分数为5%,而Ti2Al C为10%。与Ti2Al C/AZ91D复合材料中Ti2Al C发生分层不同,拉伸断裂结果表明Ti3SiC2/AZ91D复合材料中发生了界面脱离。透射电镜显示Ti3SiC2颗粒附近没有纳米Mg晶粒生成,而在Ti2Al C颗粒附近发现大量的纳米Mg晶粒。EDS能谱分析表明,Ti2Al C中的Al原子向镁基体中发生了扩散,促进了Ti2Al C颗粒周围的纳米镁晶产生,而Ti3SiC2中的Si原子没有发生扩散。这一发现表明,可以通过调节MAX相（如Ti3（Si Al）C2固溶体）中Al和Si的固溶比例来调节MAX/Mg基复合材料的性能。进一步,本文制备了10 vol.%Ti3(Si0.8Al0.2)C2/AZ91D镁基复合材料,XRD结果显示,铸态和挤压态复合材料中均没有出现可被检测的杂质峰。热挤压后,Ti3(Si0.8Al0.2)C2颗粒的取向在二维截面和三维空间均发生了定向化,XRD衍射峰、二维显微组织图以及三维重构组织图证明了这种变化。C//ED（压缩轴平行于挤压方向）的挤压态材料压缩强度高于C（?）ED（压缩轴垂直于挤压方向）,且均高于铸态材料。随着挤压比的增加,//ED时,Ti3(Si0.8Al0.2)C2（002）晶面衍射峰强度递增较小,二维显微组织的带状分布变化不显著,三维重构组织中,其平均截面积占比提升幅度较小,压缩强度基本不变,因此本文最适合的挤压比为7:1。挤压比7:1的Ti3(Si0.8Al0.2)C2/AZ91D在相同载荷和相同速度下,均具有最低的磨损率,耐磨性能较好。
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