介绍在轻量化结构中，镁合金由于其相对较低的密度和较高的比强度而引起人们的兴趣。然而，由于对轻质材料高温性能的需求日益增加，需要开发新的低密度耐高温材料。欧洲杯足球竞彩在运输行业中，强度、抗蠕变和热膨胀是判断材料适用性的最重要的性能。欧洲杯足球竞彩镁合金的高温蠕变性能可以通过合金的发展得到显著提高。例如QE(银和稀土)和WE(钇和稀土)镁合金。在过去，钍也是镁合金的合金元素，但由于钍的放射性同位素，它已不再使用。重要的是，这些合金元素的高成本是这些合金的主要缺点之一。另外，热膨胀（CTE）系数不能由合金元素的影响。另一种选择是镁基金属基复合材料(mmc)。已有研究表明，与基体合金[1]相比，纤维和/或颗粒增强可以改善镁基微晶合金的高温性能。但也要考虑到由于更复杂的制造过程而导致的生产成本更高的缺点。只有使用廉价的材料 - 包括合金及加固 - 欧洲杯足球竞彩相对于成本效益的生产工艺用于制造基于镁基复合材料的可以引入这类低密度材料进入市场。在本文中，基于共同的镁合金如AZ91，AE42，AZ91Ca欧洲杯足球竞彩，AM50，AM50Nd和AS41作为基质合金，并与碳短纤维的加固一些金属基复合材料的生产和材料的性质呈现。微晶合金是通过直接挤压铸造工艺制造的，在这种工艺中，由c纤维或c纤维和si颗粒组成的预制体在压力下被镁合金浸润。欧洲杯猜球平台用光学显微镜和电子显微镜对蠕变性能、强度和热膨胀性能进行了研究。 生产间所有镁基微晶合金都是通过直接挤压铸造工艺生产的[2,3,4]。这一过程的特点是模具缓慢的层流填充，在渗透和凝固过程中的高压，与压铸相比，缓慢的冷却和凝固，导致熔体和增强体之间的接触时间相对较长。此外，凝固过程中的高压降低了构件的孔隙率。与压铸件气孔率约为3%相比，挤压件气孔率仅为0.5%左右。图1显示了挤压铸造工具的草图。预制件被预热到400°C，以避免在渗透过程中凝固。将熔体过热至700°C至720°C，浇在预制体上。垂直压印以大约60 MPa的压力将熔体挤压到预制件中，凝固大约需要一分钟。AS41基mmc预制件包含18卷% pan基Sigrafil®C-纤维。以AZ91 + Ca为基体，加入不同量的Sigrafil进行研究®预制件中的c纤维。用于混合的复合材料预成型件是由7％（体积）SIGRAFIL®长度约180µm，直径约7µm的c纤维，直径≤45µm的Si颗粒为4个vol%。欧洲杯猜球平台稳定所述预成型件达4重量％的基于硅的粘合剂的比例。在所有情况下，预制体中的纤维呈平面各向同性分布。表1示出的材料和表2中，合金的化学组合物的一些性能。欧洲杯足球竞彩
表1。所用材料的特性。欧洲杯足球竞彩
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如果 |
2.33 |
2.8 - -7.3 |
N不东方电气ARED |
1410 |
149.0 |
西格拉菲®C-纤维S.[5] |
1.78 |
-0.3 |
215 - 240 |
subl。 |
n decl。 |
毫克2的Si [6] |
1.88 |
7.5 |
120 |
1085 |
8 |
表2。Mg基合金的标称化学成分[wt%]。
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AZ31 |
3．0 |
- |
０．２ |
0．7 |
- |
- |
毫克 |
AM50 |
5.0 |
- |
0.2 - -0.6 |
- |
- |
- |
毫克 |
AM50 + Nd |
5.0 |
第2.0条 |
0.2 - -0.6 |
- |
- |
- |
毫克 |
AZ91Ca |
9 |
- |
０．２ |
0．9 |
- |
１．０ |
毫克 |
AS41 |
4．3 |
- |
0．35 |
- |
１．０ |
- |
毫克 |
AE42 |
4．0 |
2．0 |
0．3 |
- |
- |
- |
毫克 |
实验拉伸试验在室温、150°C、200°C和250°C进行。在150°C ~ 300°C和30 MPa ~ 90 MPa的室温和恒载条件下，采用圆形试样进行拉伸蠕变试验，评估了镁基复合材料的蠕变性能。热膨胀是用Netzsch的DIL402C膨胀仪测量的。圆柱形样品25mm长和5mm直径的范围中，用一维膨胀计调查室温(RT) - 300°C。三个温度循环，加热和冷却速率为5 K/min。 结果与讨论抗拉测试为了评价如何纤维分布效应金属基复合材料含有的C纤维的强度，与基于AE42材料拉伸试验在室温下进行，150℃，200℃和250℃。图2显示了平行和垂直于纤维平面的试样的极限抗拉强度(UTS)。在200°C下，AE42的UTS为95 MPa。的增强MMC垂直于纤维面也有95兆帕的UTS但平行于纤维平面MMC的UTS为155兆帕。当垂直于纤维平面进行测试时，碳纤维在高温下不会增加强度。拉伸强度(UTS)仅在测试方向在纤维平面(纵向)时增加，在这种情况下增加60%以上。根据到的混合物（ROM）的规则[7]，MMC的强度仅在纤维方向得到改善。以AZ31、AM50和AM50+Nd为基体的复合材料仅在200℃下进行了测试。表3显示了UTS与标准合金的对比。
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图2。基于AE42的MMC的UTS测试与光纤平面平行和垂直。 |
表3。与标准合金相比，混合mmc在200°C下的UTS。
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AZ31 + 7C + 4SI |
126.6 |
AM50 + 7C + 4Si |
123.2 |
AM50 + Nd + 7C + 4Si |
135.4 |
AE42 [8] |
95 |
AS41 [8] |
90 |
AZ91 [8] |
70 |
蠕变测试分别在50、60和70 MPa下，在150℃和200℃条件下进行恒应力拉伸蠕变试验，直至发生断裂。表4显示了这些测试中的最小蠕变率。最小蠕变率的应力依赖性为: 
表4。AZ91Ca基复合材料蠕变试验结果
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150 |
70 |
4.1 e-9 |
150 |
70 |
5.6E-9 |
200 |
70 |
1.5 e - |
200 |
60 |
1.1E-7 |
200 |
60 |
1.2E-7 |
200 |
50 |
3.9 e-8 |
200 |
50 |
2.3E-8 |
为了评价如在图中示出负载的函数3.类似的蠕变试验在基于AS41金属基复合材料进行的应力指数n为200℃最小蠕变速率的对数/对数曲线图。在150°C ~ 300°C和30 ~ 90 MPa的载荷下进行了拉伸蠕变试验。如图4所示，对应力指数n的计算得到了非常相似的结果。200℃时的应力指数高于AZ91Ca基复合材料。
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图3。AZ91Ca/C纤维mmc在200℃时的最小蠕变率作为载荷的函数。 |
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图4。AS41/ c纤维mmc在不同温度下的最小蠕变率作为载荷的函数。 |
在200℃和60 MPa的载荷下，对碳纤维和硅颗粒增强复合材料进行了测试。欧洲杯猜球平台蠕变曲线如图5所示。AZ31基MMC的最小蠕变率为4.6x10－9S.－1，对于基于AM50 MMC是7.5×10－8S.－1而基于AM50Nd的则为1.1x10－7S.－1。
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图5。试验了复合材料在200℃和60 MPa载荷下的蠕变曲线。 |
热膨胀热膨胀系数（CTE）的系数是从混合金属基复合材料，以及从基于AS41测定，AZ91 +钙基于金属基复合材料。在第一个循环后，由于挤压铸造过程中产生的内应力的释放，试件长度出现尺寸变化。计算横向和纵向的热膨胀系数，如表5所示。而在沿横向于纤维平面的CTE相比，基质合金几乎不减小，在纵向方向上有大约20％的降低。同时根据混合规律，碳纤维的低CTE仅在纤维方向上降低了MMC的CTE，而在横向上没有降低。 表5所示。混杂和纤维增强金属基复合材料的热膨胀系数。
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AS41+18体积百分比C |
26.1 |
19.2 - -19.7 |
25.3 - -25.9 |
AZ91Ca+20vol%C |
27.2 |
19.1 - -19.8 |
24.8 - -25.8 |
AM50+7vol%C+4vol%Si |
26.1 |
21.2 |
25.3 |
AZ31 + 7vol%C + 4vol%Si |
26.8 |
20.9 |
25.8 |
显微预制体中的纤维呈平面各向同性。使用挤压铸造工艺，渗透的方向是垂直于纤维平面的坯体。这导致在挤压的机械性能的各向异性的铸造部件。由于部件的尺寸限制，试样为从纤维方向平面（纵向）拉伸试验和蠕变制备。膨胀试验的试样在纵向和垂直方向上都进行了测试。基于AZ31混合MMC的显微照片（图6）示出了暗碳纤维和两种类型的Mg2Si-precipitates。“中国文字”型，从SIO的反应产物2- 粘合剂是稳定的瓶坯。第二种类型的Mg2硅沉淀从在所述预成型件的大规模的硅形成。图7为碳纤维增强AS41基MMC。未加强的区域是可识别的，以及纤维聚集发生的区域。力学性能不均匀的原因是显而易见的。
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图6。AZ31+7C+4Si - MMC的显微图。 |
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图7。碳纤维增强AS41的显微照片。 |
在200℃和50 MPa蠕变试验后的微观结构研究显示纤维开裂(见图8)。图9和10都显示SEM200℃蠕变试验后纤维开裂的显微照片。载荷变化范围为图9中的50mpa ~图10中的60mpa。在这两种情况下，纤维都被沉淀层包围。而纤维和层之间的键合是在图9中有良好的脱粘在图10中。这种伤害导致蠕变期间的寿命缩短。50 MPa蠕变试验持续840 h, 60 MPa蠕变试验持续190 h。
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图8。AS41/C纤维MMC蠕变后的显微照片。 |
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图9。AS41基MMC在200℃和50 MPa载荷下蠕变后的sem照片 |
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图10。AS41基MMC在200℃和60 MPa载荷下蠕变后的sem照片 |
结论纤维和混合增强镁合金表现出强度的增加，抗蠕变性和降低的热膨胀。由于MMC纤维的平面各向同性分布，强度是根据混合物规则和只在沿光纤平面进行的测试的改善。由于同样的原因，沿纤维平面的热膨胀降低约20%，使CTE值接近铝合金的CTE值。抗蠕变性能比基体合金提高了两个数量级。碳纤维增强镁合金具有良好的力学性能，但由于生产成本较高，与铝合金相比仍有不足之处。 工具书类1.V. Sklenicka, M. Pahutova, K. Kucharova, M. Svoboda and T. J. Langdon， "增强和非增强AZ91镁合金的蠕变"，Key Eng。欧洲杯足球竞彩材料,171(2000) 593 - 600。 2.Kainer和E. Böhm，“镁合金挤压铸造”，VDI Berichte，1235.(1995) 117 - 125。 3.K.U.Kainer和B.L。Mordike，“Herstellung UND Eigenschaften冯K.urzfaserverstarkten镁Legierungen“金属,44(1990) 438 - 443。 4.G. A.查德威克，“用短纤维预制体挤压铸造微晶合金”，板料。科学工程。，135A(1991)。 5.SGL碳，数据表Sigrafil C。 6.R. J. LaBotz和D. R.梅森，“镁的热传导率2Si和毫克2通用电气”,j . Electrochem。Soc。110(1963) 121。 7.K. K. Chawla， "复合材料"，ISBN欧洲杯足球竞彩 0-387-98409-7，施普林格p.193。 8.ASM专业手册“镁及镁合金”，M.M。Avedesian和H.贝克，ASM国际，ASM国际（1999）177，0-87170-657-1。 9.B. Sommer，博士论文“UntersuchungZ.嗯Kriechverhalten derK.ohlenstoffaserverstärktenMagnesiumlegierung AS41“ ，TU Clauthal德国（2000年）。 联系方式 |