搅拌摩擦加工工艺制备ZrO2颗粒增强镁基复合材料的组织与力学性能
Microstructure and Mechanical Properties of ZrO2 Particles Reinforced Magnesium-based Composites Preparated by Friction Stir Processing
摘 要
利用4道次搅拌摩擦加工(FSP)工艺, 分别将粒径为20 nm的单斜晶ZrO2(M-ZrO2)颗粒和40 nm的正方晶ZrO2(T-ZrO2)颗粒添加到AZ31镁合金中制备了ZrO2颗粒增强镁基复合材料, 研究了复合材料的显微组织与力学性能, 并与无强化颗粒FSP镁合金的进行了对比。结果表明: M-ZrO2颗粒和T-ZrO2颗粒增强镁基复合材料的晶粒尺寸分别约为6 μm和2 μm; 两种ZrO2颗粒均弥散分布于复合材料中, 且均未与基体反应生成新物相; ZrO2颗粒可有效提高镁合金的硬度、屈服强度和抗拉强度, 且T-ZrO2颗粒的强化效果更好; 无强化颗粒FSP镁合金与M-ZrO2颗粒增强复合材料拉伸断口均具有混合断裂特征, 前者的韧性断裂特征较明显, 后者的脆性断裂特征较明显。
ZrO2颗粒
镁基复合材料
力学性能
friction stir processing (FSP)
ZrO2 particle
magnesium-based composite
mechanical property
Abstract
Four-pass friction stir processing (FSP) was applied to incorporate AZ31 magnesium alloy with 20 nm M-ZrO2 particle and 40 nm T-ZrO2 particle respectively, and thus ZrO2 particles reinforced magnesium-based composites were fabricated. Microstructure and mechanical properties of the composites were investigated, and compared with FSP sample without reinforced particle. Results show that the size of grains in stir zone of M-ZrO2 particle and T-ZrO2 particle reinforced magnesium-based composites was 6 μm and 2 μm, respectively. Both kinds of ZrO2 particles dispersed in stir zone and did not combine with matrix to form new phase. ZrO2 particles could increase microhardness, yield strength and tensile strength of the magnesium alloy, and T-ZrO2 particle had a better strengthening effect. The tensile fracture of the FSP sample without reinforced particle and with M-ZrO2 particle both presented mixed fracture characteristics, and the former was incline to ductile fracture and the latter to brittle fracture.
中图分类号 TB331 DOI 10.11973/jxgccl201601009
所属栏目 新材料 新工艺
基金项目 陕西省教育厅专项科研计划项目(15JK2172)
收稿日期 2014/11/25
修改稿日期 2015/11/1
网络出版日期
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备注刘守法(1980-), 男, 河北沧州人, 讲师, 硕士。
引用该论文: LIU Shou-fa,XIA Xiang-chun,WANG Jin-peng. Microstructure and Mechanical Properties of ZrO2 Particles Reinforced Magnesium-based Composites Preparated by Friction Stir Processing[J]. Materials for mechancial engineering, 2016, 40(1): 35～38
刘守法,夏祥春,王晋鹏. 搅拌摩擦加工工艺制备ZrO2颗粒增强镁基复合材料的组织与力学性能[J]. 机械工程材料, 2016, 40(1): 35～38
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参考文献
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