论文部分内容阅读
本文采用原位反应合成法在镁合金中生成A1N,研究A1N对AZ91镁合金的变质细化作用和AlN作为增强相颗粒的复合强化作用,分析其反应的热力学和动力学过程。采用金相显微镜、SEM(扫描电镜)、XRD(X射线衍射)和EDS(能谱分析)等检测分析手段,分析不同A1N含量的原位镁合金材料的相组成、显微组织及相关的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明：在Mg-Al-N体系中,750℃时通过添加Mg3N2原位反应生成A1N在热力学和动力学的推动力很大,反应发生的倾向很大。在AZ91镁合金液中加入Mg3N2粉末,可以原位反应生成A1N质点,使合金组织明显细化,β-Mg17Al12相变得更加分散,以颗粒形态出现较多。加入3wt%的Mg3N2粉末保温30min时,AZ91镁合金细化效果最好,晶粒尺寸最小,力学性能得到显著提高,其压缩强度较AZ91提高了39%,布氏硬度提高了23%,抗拉强度提高了23.5%,延伸率提高了33%。A1N与Mg在(0001)密排面的晶格错配度为3.04%,根据点阵匹配理论,A1N可以作为a-Mg的有效形核基底,在合金凝固时提高形核率,进而细化晶粒。在Mg-Al-N体系中原位反应生成A1N颗粒,制备A1N增强镁基复合材料是完全可行的。当加入Mg3N2粉末后,镁基复合材料基体内有大量A1N颗粒生成,且随Mg3N2加入量和保温时间不同,生成颗粒数量和分布均匀性也不同。当加入20wt%Mg3N2粉末、保温30min时,有较多的A1N颗粒生成,且分布均匀,其对基体合金的细化作用最明显,所得的复合材料组织较为理想,其硬度与AZ91基体合金相比,提高了约72.6%。由于加入Mg3N2粉末,在AZ91合金中原位生成A1N颗粒,形成的复合材料较基体材料具有优良的摩擦磨损性能,而且随着加入Mg3N2粉末质量分数的增加,生成A1N颗粒含量的增多,复合材料的耐磨性也随之提高。复合材料磨损机理主要是磨粒磨损,AZ91基体以粘着磨损为主。