一种消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法技术

本发明专利技术公开了一种消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法，属镁基复合材料改性技术领域。其特征在于：通过联合运用轧制和搅拌摩擦组合加工，使颗粒增强AZ91D镁基复合材料增强体的大小形状发生改变并重新分布，AZ91D镁基复合材料基体晶粒发生再结晶，晶格畸变减少，实现消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的目的，且进一步提高AZ91D镁基复合材料的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法
本专利技术涉及AZ91D镁基复合材料，属材料改性
，具体涉及一种消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法。
技术介绍
AZ91D镁基复合材料具有较高的比强度、比刚度，同时还具有较好的耐磨性、耐高温、较低的热膨胀系数及减震性能。此外，AZ91D镁基复合材料还具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽性能，是良好的功能材料。颗粒增强AZ91D镁基复合材料制备成本低、工艺简单且具备各向同性，是目前最有可能实现低成本规模化商业生产的AZ91D镁基复合材料。因此，颗粒增强AZ91D镁基复合材料在电子、航空航天、汽车等工业中具有相当大的应用前景。但是，由于位错的存在，造成材料发生晶格畸变，导致材料韧性低，脆性大，加工性能低。研究发现，微观组织改性技术可消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错，提高颗粒增强AZ91D镁基复合材料的综合性能。因此，消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的材料改性方法受到研究人员关注。经申请人检索，目前关于AZ91D镁基复合材料位错的研究主要围绕位错运动、位错增殖、位错强化等方面，洪成淼研究了颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的运动、增殖，南宏强研究了颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的增殖、缠结等，截至目前未发现通过消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错提高其综合性能的专利。
技术实现思路
专利技术目的：为克服以上技术的不足，本专利技术目的在于提供提高颗粒增强AZ91D镁基复合材料综合性能的技术方法，特别是提供一种消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法。技术方案：为实现上述技术特征，本专利技术提出的消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法包括以下步骤：(1)将块体颗粒增强AZ91D镁基复合材料铸锭进行轧制处理，制备成一定厚度的AZ91D镁基复合材料板；(2)将轧制后的颗粒增强AZ91D镁基复合材料进行搅拌摩擦加工处理。在加工完毕后，进行TEM显微观察和XRD表征试验，结果表明位错数量与密度大量减少甚至消失，耐磨与强度等综合性能得到提高。其中，所述颗粒增强AZ91D镁基复合材料的增强颗粒体积分数为5vol.％-10vol.％。如果增强颗粒体积分数过高，则材料太硬塑性差，导致搅拌头会断裂失效，而颗粒含量太低材料太软，材料会被搅拌头搅碎。优选地，轧制处理的工艺参数为：轧制温度420-450℃；轧制厚度至4-6mm。更优选地，在轧制时，经过多道次轧制，每道次下压量0.5-0.6mm。优选地，轧制后进行搅拌摩擦加工处理，搅拌摩擦加工工艺参数位：搅拌头转速：1200-1500r/min；搅拌头加工速度：80-120mm/min；搅拌头的肩宽直径：10～15mm；搅拌头针长：3～3.5mm；搅拌针直径：3～5mm；试验下压量为：2～2.5mm；搅拌头与垂直方面的倾角为3.0～5.0度；单面多道次搅拌；搭接率20～30％.更优选地，搅拌头的肩宽直径：15mm；搅拌头针长：3.5mm；搅拌针直径：5mm；试验下压量为：2.5mm；搅拌头与垂直方面的倾角为3.0度；单面多道次搅拌；搭接率30％。本专利技术重点在于轧搅联合去位错，单一轧与单一搅拌无法实现去位错。特别地，通过控制搅拌的重复区域以及控制搭接率，达到消除位错的目的。在一个优选的实施方式中，本专利技术的技术方案通过如下步骤实现：(1)将块体颗粒增强AZ91D镁基复合材料铸锭进行轧制，制备成一定厚度的AZ91D镁基复合材料板；轧制处理工艺参数:轧制温度420-450℃；轧制厚度至4-6mm；经过多道次轧制，每道次下压量0.5-0.6mm。(2)将轧制后的颗粒增强AZ91D镁基复合材料进行搅拌摩擦加工处理；搅拌摩擦加工工艺参数：搅拌头转速：1200-1500r/min；搅拌头加工速度：80-120mm/min；搅拌头的肩宽直径：15mm；搅拌头针长：3.5mm；搅拌针直径：5mm；试验下压量为：2.5mm；搅拌头与垂直方面的倾角为3.0度；单面多道次搅拌；搭接率30％。(3)加工完毕，进行TEM显微观察和XRD表征试验，位错数量与密度大量减少甚至消失，耐磨与强度等综合性能得到提高。本专利技术方法通过联合使用轧制和搅拌摩擦加工工艺，大量消除了AZ91D镁基复合材料的位错，经TEM与XRD表征试验检测分析位错密度ρ数量级由1014下降至103，位错数量大幅下降，此外该方法细化AZ91D镁基复合材料基体组织晶粒，改善增强颗粒的微观结构,较好地提高了颗粒增强AZ91D镁基复合材料的综合性能。本专利技术方法的特点是：加工后的AZ91D镁基复合材料位错显著消除，进行室温拉伸试验，其抗拉强度、延伸率等均明显提高。本专利技术设备简单、操作方便、成功率高、成本低廉、实用性强，是一种新型、高效、实用的颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错消除工艺。具体实施方式实施例1：加工处理外加型体积分数为8vol.％SiC/AZ91复合材料,具体实施方法：(1)取外加型8vol.％SiC/AZ91复合材料铸坯1000g，采用热轧制工艺轧至4mm厚度,轧制温度420℃，经过多道次轧制，每道次下压量0.5mm。(2)将轧制后材料切割成尺寸为200mm×50mm×4mm，以便于装夹，搅拌摩擦旋转针深入工件长度大概3.5mm左右；(3)将试样装夹固定，进行搅拌摩擦加工处理，其工艺参数是：搅拌头转速：1200r/min；搅拌头加工速度：100mm/min；搅拌头的肩宽直径：15mm；搅拌头针长：3.5mm；搅拌针直径：5mm；试验下压量为：2.5mm；搅拌头与垂直方面的倾角为3.0度；单面多道次搅拌；搭接率30％。(4)搅拌摩擦处理后,用TEM观察与XRD表征试验观察材料内部的位错，经TEM与XRD表征试验检测分析位错密度ρ数量级由1014下降至103，残余应力大幅下降，并进行室温拉伸与硬度测试实验。实验结果表明，经过本专利技术方法后复合材料内部位错大幅减少甚至消失，抗拉强度提高到了4.2％、延伸率提高到了15.2％，硬度降低了0.5％。实施例2：加工处理原位体积分数为6vol.％ZrB2/AZ91复合材料，具体实施方法：(1)取原位5vol.％ZrB2/AZ61复合材料铸坯1000g，采用热轧制工艺轧至5mm厚度，轧制温度440℃，经过多道次轧制，每道次下压量0.6mm。(2)将轧制后材料切割成尺寸为150mm×50mm×5mm；(3)将试样装夹固定，进行搅拌摩擦加工处理，其工艺参数是：搅拌头转速：1400r/min；搅拌头加工速度：80mm/min；搅拌头的肩宽直径：15mm；搅拌头针长：3.5mm；搅拌针直径：5mm；试验下压量为：2.5mm；搅拌头与垂直方面的倾角为3.0度；单面多道次搅拌；搭接率30％。(4)搅拌摩擦后,用TEM观察与XRD表征试验观察材料内部的位错，经TEM与XRD表征试验检测分析位错密度ρ数量级由1015下降至102，并进行室温拉伸与硬度测试实验。结果表明，经过本专利技术方法后复合材料内部位错减少甚至消失，抗拉强度提高到了5.1％、延伸率提高到了16.3％，硬度降低了0.3％。实施例3：加工处理原位体积分数为10vol.％AlN/AZ91复合材料,具体实施方法：(1)取原位10vol.％AlN/AZ63复合材料铸坯1000g，采用热轧制工艺轧至6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法,其特征方法包括以下步骤：(1)将块体颗粒增强AZ91D镁基复合材料铸锭进行轧制处理，制备成一定厚度的AZ91D镁基复合材料板；(2)将轧制后的颗粒增强AZ91D镁基复合材料进行搅拌摩擦加工处理。

【技术特征摘要】
1.一种消除颗粒增强AZ91D镁基复合材料位错的方法,其特征方法包括以下步骤：(1)将块体颗粒增强AZ91D镁基复合材料铸锭进行轧制处理，制备成一定厚度的AZ91D镁基复合材料板；(2)将轧制后的颗粒增强AZ91D镁基复合材料进行搅拌摩擦加工处理。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒增强AZ91D镁基复合材料的增强颗粒体积分数为5vol.％-10vol.％。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，轧制处理的工艺参数为：轧制温度420-450℃；轧制厚度至4-6mm。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在轧制时，经过多道次轧制，每道次下压量0.5-0.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：李惠，焦雷，王兴波，徐品一，陆圣波，孔德福，邹洋，于淼，李明峰，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32