翟彦博
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马秀腾
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梅镇
稀有金属材料与工程
为了克服单一初晶Si或Mg2Si颗粒增强的铝基复合材料的不足,采用离心铸造的方法制备了一种由初晶Si与Mg2Si两种颗粒互补增强的铝基梯度复合材料.这种复合材料的组织与性能具有明显的梯度分布特征:内层含有高体积分数的初晶Si与Mg2Si颗粒,形成互补增强区域,具有高硬度的特点;外层没有或含有极少量初晶颗粒,形成非增强区域,具有硬度低的特点.对该复合材料的离心成形机制探讨发现,大量细小的初晶Mg2Si颗粒是形成这种梯度复合材料的关键因素.在离心力场中,密度更小的初晶Mg2Si颗粒具有比初晶Si颗粒大得多的向心运动速度,在运动过程中它与初晶Si发生碰撞并推动后者一起快速运动,最终导致二者在内层的剧烈偏聚.此外,为了获得足够的初晶Mg2Si颗粒,在三元Al-Si-Mg合金中,Si的质量分数应不低于19％,Mg的质量分数应不低于4％.
关键词:
梯度复合材料
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颗粒增强复合材料
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初晶Si
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初晶Mg2Si
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离心铸造
林雪冬
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刘昌明
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吕循佳
复合材料学报
采用离心铸造方法制备了不同Si、Mg含量的Al - xSi - yMg复合材料筒状铸件,考察了不同成分铸件的宏观组织和微观组织,并测试了不同成分铸件的耐磨性能,分析并计算了Al - xSi - yMg合金中形成初晶颗粒的条件.结果表明:除Al - 15Si -5 Mg外,其他各成分铸件内侧均形成了含有初晶Si或Mg2 Si颗粒的增强层,外侧为不含颗粒的非增强层.不同成分Al - xSi - yMg铸件中形成的初晶颗粒、颗粒增强层的相对厚度值(k)以及颗粒的体积分数各不相同.随着铸件内层初晶颗粒体积分数的逐渐增加,材料的耐磨性能显著提高.计算结果表明,当x≥12.8+0.49y且y≥5时(15≤x≤30,y≤8),合金中形成初晶Si、Mg2Si两种颗粒；当x＜12.8+0.49y且y≥5时,合金中只形成初晶Mg2Si颗粒；当x≥12.8+0.49y且y＜5时,合金中只形成初晶Si颗粒；当x＜12.8+0.49y且y＜5时,合金中不形成初晶颗粒.
关键词:
初晶Si
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初晶Mg2Si
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体积分数
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耐磨性能
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离心铸造
