放电等离子体烧结制备Mg₈₅Zn₆Y₉颗粒增强Mg-9Al-1Zn复合材料组织与力学性能

李仲杰¹，余晖²，范少达²，蔡学成³，彭秋明³，杨明绪^2,4，于化顺¹

1. 山东大学材料科学与工程学院材料液固结构演变与加工教育部重点实验室2. 河北工业大学材料科学与工程学院3. 燕山大学材料科学与工程学院亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室4. 河北工业大学天津市材料层状复合与界面控制技术重点实验室

摘 要：采用高能球磨法和放电等离子体烧结（SPS）技术,以包含100%长周期堆垛有序结构（LPSO）相Mg₈₅Zn₆Y₉镁合金为原料,通过将其球磨成纳米晶颗粒后与Mg-9Al-1Zn（AZ91）镁合金雾化颗粒进行机械混合,并在350℃烧结温度下成功制备出不同质量分数（0³0wt%）的LPSO相Mg₈₅Zn₆Y₉颗粒增强AZ91复合材料(Mg₈₅Zn₆Y₉/AZ91)。采用光学显微镜（OM）、SEM及TEM对Mg₈₅Zn₆Y₉/AZ91复合材料的微观组织结构进行表征;采用XRD分析其固溶处理前后的相转变;与此同时对复合材料进行显微硬度与压缩试验,综合研究其微观组织与力学性能的关系。相关结果表明,Mg₈₅Zn₆Y₉颗粒经3h高能球磨后颗粒尺寸显著减小,硬度随晶粒细化而提升。Mg₈₅Zn₆Y₉增强颗粒主要分布在AZ91基体颗粒边界处,随着Mg₈₅Zn₆Y₉质量分数的增加,增强相颗粒有相互结合成连续网格状趋势。增强颗粒与基体界面处未见明显过渡层,基体界面处的β相经400℃×24h固溶处理后进入基体,部分增强颗粒亦转变为Mg相。本实验条件下制备的最佳性能的20wt%Mg₈₅Zn₆Y₉/AZ91复合材料经固溶处理后的室温屈服强度从200 MPa转变为230 MPa,屈服强度均较未添加Mg₈₅Zn₆Y₉的AZ91镁合金有较大的提高。

关键词：长周期堆垛结构;高能球磨;放电等离子体烧结;镁基复合材料;微观组织;力学性能;