Mg-Zn-Gd准晶增强AZ31镁基复合材料微观组织及性能的研究

本项目拟以Mg-Zn-Gd准晶中间合金和AZ31镁合金为原料，通过多次循环塑性变形技术制备准晶增强镁基复合材料，利用XRD、DSC、OM、SEM及TEM等分析手段，研究多次循环塑性变形技术对准晶相和基体合金微观组织演变的影响规律，分析复合材料基体的细化机制和准晶相的分散性作用机理；利用TEM和HREM观察准晶相和基体镁之间的界面结构，揭示准晶相和镁之间的界面关系；测试准晶增强镁基复合材料的室(高)温力学性能及摩擦磨损性能，分析准晶相尺寸和体积分数对复合材料强度、刚度及摩擦磨损性能的影响规律，揭示准晶增强AZ31镁基复合材料的强化机制及磨损机理。

本项目以Mg-Zn-Gd准晶中间合金为增强相，AZ31镁合金为基体合金，利用多次循环塑性变形技术制备了Mg-Zn-Gd准晶增强AZ31镁基复合材料。采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)、热分析仪(DSC)、显微硬度计和拉伸仪及磨损设备等检测分析手段，对准晶中间合金及准晶增强的AZ31镁基复合材料进行了微观组织观察和性能测试等分析研究，研究结果表明：. 以Mg-70%Gd(wt. %)和纯Zn为原料，按照准晶相(Mg3Zn6Gd)中Zn与Gd的原子比为6:1进行原材料配比，制备出准晶含量较高的准晶中间合金。制备出的准晶中间合金由初生相，初生相和液相发生包晶反应生成大块准晶相，MgZn相以及α-Mg固溶体组成，其中准晶相的含量大约在70%左右。. 对不同质量分数、不同变形次数的准晶增强AZ31镁基复合材料拉伸测试表明，准晶含量为10 wt.%、变形次数为250次的复合材料具有较好的室温拉伸性能，其抗拉强度为362.3MPa。高温（175℃）拉伸结果表明，准晶含量为10 wt.%和15 wt.%复合材料叫AZ31基体的抗拉强度增加了37MPa和40MPa。. 对复合材料进行了摩擦磨损实验，结果表明，在经过250次塑性变形后，摩擦系数都有很明显的降低，并且含有10wt.%准晶中间合金的复合材料的摩擦系数比较低，并且在载荷为175g之后趋于稳定；而含有15wt.%准晶中间合金的复合材料的摩擦系数比较大，有可能是大体积分数的准晶合金造成了复合材料内部的应力集中导致的。对于磨损体积的计算，得出含有15wt.%准晶中间合金的复合材料的磨损体积最小，并且在载荷达到175g时，磨损体积区域稳定，并且有减小的趋势。