文档介绍：第卷第期塑性工程学报. .
年月
/镁基纳米复合材料的高能超声制备及性能
南昌大学先进成形制造及模具研究所,南昌凌李石保闫洪胡志
摘要:文章采用自行设计的高能超声装置制备/镁基纳米复合材料,并对制备的复合材料进行微组
织观察和力学性能测试。实验结果表明,高能超声波能使纳米在镁合金熔体中均匀分散,复合材料抗拉强度
和屈眼强度都比基体有较大提高,并能保持较高的延伸率。另外,对高能超声波制备金属基复合材料的分散机理,
以及增强镁基纳米复合材料的增强机制,进行了初步探讨。
关键词:金属基纳米复合材料;超声波;纳米碳化硅
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:———
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选用微米级陶瓷相制备颗粒增强镁基复合材料,
引言虽然可提高金属的屈服强度和抗拉强度,但由于加
入较高含量的增强颗粒,使复合材料存在延展性差
镁合金作为目前最轻的金属结构材料,具有高的问题。采用纳米颗粒增强,可使添加量减少。而
的比强度和比刚度,具有优良的铸造性能和机械加且能保持合金延伸率下降幅度小甚至不下降,并能
工性能,被誉为世纪的绿色结构材料,有着广泛够较大程度地提高合金的强度和硬度一。在颗粒增
的应用前景。颗粒增强镁基复合材料以其高比强度、强镁基纳米复合材料的制备工艺中,高
高比刚度、良好的尺寸稳定性、优良的铸造性能以能超声振动法是一种新型的工艺。该工艺利用超声
及材料的各向同性等优点,成为金属基复合材料中波在金属熔体中传播时产生的声空化效应和声流效
的研究热点一。应,显著改善增强颗粒与熔体间的润湿性,并迫使
增强颗粒在熔体中均匀分散一。
国家自然科学基金资助项目;江西省科技
厅和江两省教育厅资助项目实验方法
凌李石保:.
作者简介:凌李石保,男,年生,硕士研究生,研. 实验材料及实验装置
究方向为金属复合材料制备及成型实验以综合性能好、生产应用较多的变形镁合
收稿日期:——;修订:期:——
金为基体合金。增强相为灰色一纳米粉体
塑性工程学报第卷
颗粒,面心立方结构,平均粒度为。采用自含量为. ,图中白色颗粒为纳米。由于
行设计和研制的超声振动和熔炼装置,如图所示, 纳米陶瓷颗粒比表面积大,比表面能高,颗粒极容
该装置主要由超声发射系统、水冷系统和温度控制易团聚,因此,制备镁基纳米复合材料的难点,是
系统组成。温度控制系统由人工智能温度调如何使纳米均匀分散于基体合金中。尽管在微
节仪表控制,精度可达土℃。区有些纳米团聚如图,但总体上能
均匀弥散分布如图。这是由于超声波声空化产
生的高压冲击波和空化射流,以及声流效应产生的
漩涡和紊流的协同作用,改善了/熔体
的润湿性,为纳米在镁合金熔体中的均匀分散

提供了有利条件。观察图,对白色斑点区域进行
区域能谱分析。由能谱结果如图,可推断
白色部分为加入的增强相。
图超声振动装置示意图
一冷却水箱和管道;超声波发射控制器;人工智能温度控制仪
一热电偶;超声发射器;升降杆;一超声变幅杆
一电阻炉;一支撑台
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. 纳米复合材料的制备