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自上世纪八十年代以来,金属基复合材料以其高的比强度、比刚度而受到人们的青睐,但除了日本的丰田汽车公司将Al2O3短纤维增强铝合金基复合材料大量应用到汽车缸体活塞上以外,金属基复合材料在民用工业上一直不太乐观,原因之一就是其成本高。本文选用价格低廉的晶化硅酸铝短纤维作为增强体,通过大量的实验研究,采用液态挤压浸渗法成功地制备了组织均匀、无铸造缺陷的硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料,并重点研究了这一复合材料体系的时效行为。
本文利用金相显微镜和扫描电镜作为观察和研究手段,对基体AZ91D合金以及复合材料铸态显微组织进行分析,结果表明：硅酸铝短纤维在AZ91D合金中的排列是不定向的,长短不一,且基本上是均匀分布的。硅酸铝短纤维的加入使基体AZ91D合金组织大大细化。
对硅酸铝短纤维增强AZ91D镁基复合材料进行时效处理,旨在研究这一复合材料体系的时效行为。作为对比,本文将AZ91D镁合金与制得的这种复合材料在同一条件下进行了时效处理。研究结果表明：复合材料的时效硬化曲线与其基体合金的时效硬化曲线的变化趋势是一致的,并未从根本上改变复合材料的时效特征,但却加快了β-Mg17Al12沉淀相的脱溶析出速度,使时效峰往前移；在相同的固溶和时效处理条件下,复合材料的硬度随着其体积分数的增大而增大,其时效硬化曲线向上平移；无论是AZ91D合金,还是硅酸铝短纤维增强的AZ91D复合材料,在时效时都经历了硬度上升、达到峰值、逐渐软化等几个阶段。温度对硅酸铝短纤维增强的AZ91D复合材料及其基体AZ91D合金的时效行为具有明显的影响,随着时效温度越高,达到峰值时效所需的时间越短,所获得的最大时效硬度随着温度的升高而降低。
硅酸铝短纤维增强体引入AZ91D合金中能够有效抑制块状非连续β相析出,提高时效组织中各种形态连续析出相的含量。硅酸铝短纤维增强AZ91D复合材料的时效强化效果在短纤维含量为20-35vol.％的体积分数范围内,随着短纤维体积分数的增加而增加；在150-210℃时效温度下,随着时效温度升高,时效效果增加。