刘洪旭 李彩霞 张洋 闫志峰

摘 要：为了研究不同SiCp含量对AZ91D镁合金的强化机理，采用扫描电子显微镜测定了各相的微观结构组织形貌和分布特征。同时，结合X射线衍射分析结果，探究其强化机制。结果表明，纳米SiCp加入使基体组织变为柱状晶和树枝晶。纳米SiCp的加入可以显著改善基体结构。在本次实验中，纳米SiCp的含量与晶粒尺寸成反比。当纳米SiCp质量分数为0.5%时，AZ91D镁合金的晶粒细化效果特别显著，此时晶粒尺寸达到103.05 μm。适量的纳米SiCp可以改善AZ91D镁合金的力学性能，但抗拉强度随着增强体含量先增加后减少。当增强体含量为0.5%时，拉伸强度达到最大值。

关键词：纳米SiCp;AZ91D镁合金;微观组织;力学性能

DOI：10.15938/j.jhust.2021.03.018

中图分类号： TG146.2+2;TB333

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2021）03-0121-06

Effect of Nano SiC on Microstructure and Properties

of AZ91D Magnesium Alloy

LIU Hong-xu1， LI Cai-xia1， ZHANG Yang1， YANG Zhi-feng2

（1.School of Material Science and Engineering，Harbin University of Science and Technology， Harbin 150040， China;

2.Harbin Solid State Electronics Co.， Ltd.， Harbin 150040， China）

Abstract：In order to study the effect of different SiCp content on the microstructure and properties of AZ91D alloy， the effects of SiCp on the as-cast microstructure and mechanical properties of AZ91D magnesium alloy were investigated by means of metallographic microscope， scanning electron microscopy and X-ray diffraction analysis. The average grain size and area of the composites were determined. The results show that， in this experiment， the higher the content of SiCp， the smaller the size of the crystal grains. Adding proper amount of SiCp can improve the microstructure of AZ91D magnesium alloy and improve its mechanical properties. In this experiment， when the SiCp content is 0.5%， the grain refining effect of the AZ91D magnesium alloy Is most obvious， and the grain size is 103.05μm. The addition of SiCp can also improve the tensile strength， elongation and hardness of AZ91D magnesium alloy. The tensile strength， elongation and hardness of the alloy are 218.34MPa， 6.17% and 78.42HV.

Keywords：SiC nanoparticles; AZ91D magnesium alloy; microstructure; mechanical properties

0 引 言

作為最轻的高性能结构材料之一，具有高的比强度和比刚度的镁合金广泛应用于汽车、电子电器、国防军工和航空航天等领域，被誉为21世纪的绿色结构材料[1-3]。然而，镁是一种紧密堆垛的六方晶体结构，其滑移系相对较少，这会影响镁合金的塑性变形能力、常温力学性能、高温强度和蠕变性能[3]。晶粒细化是提高镁合金塑性变形能力的一种手段，有助于提高镁合金性能[4-6]。纳米SiCp作为镁基复合材料的主要增强相，具有良好的耐磨性、抗冲击性、抗氧化性能[7]。SiCp能够提升镁合金的机械性能[8-12]。在镁合金中加入1.5 %的纳米SiCp，复合材料的屈服强度、伸长率和硬度分别由85MPa、4.1%和73.6HV提高到124MPa、6.7%和91.5HV[12]。在AZ91D镁合金中加入0.2%的纳米SiCp，AZ91D合金的平均晶粒尺寸从铸态480μm降到124μm[13]。在镁合金中添加1%的纳米SiCp，复合材料的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别由123、65MPa和2.2%提高到170、80MPa和6.5%[14]。……