增强ZrN增强AlSi10Mg矩阵复合材料的微观结构和机械性能
Veronika Suvorova1, Sergey Volodko1, Dmitrii Suvorov1
1University of Science and Technology MISIS, Moscow, Russia.
Scientific reports
|May 2, 2024
概括
化 (ZrN) 增强显著增强AlSi10Mg金属矩阵复合材料,提高硬度237%和强度183%. 这些先进的材料显示出对苛刻的工程应用的巨大潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 纳米技术 纳米技术
背景情况:
- 矩阵复合材料 (AMC) 提供了低密度和高性能的理想组合.
- 化 (ZrN) 是增强AMC特性的一种有前途的增强剂.
- AlSi10Mg是一种广泛用于各种工程应用的合金.
研究的目的:
- 研究化 (ZrN) 强化对AlSi10Mg金属矩阵复合材料的微观结构和机械性能的影响.
- 使用先进的加工技术合成ZrN/AlSi10Mg复合材料.
- 评估开发的复合材料的机械和热膨胀行为.
主要方法:
- 高能球磨 (HEBM) 用于粉末制备.
- 用于复合材料整合的火花等离子体烧结 (SPS).
- 微结构分析,硬度测试,弹性模量测量和拉伸/压力强度测试.
- 热膨胀系数 (CTE) 的确定和与沙佩里模型的比较.
主要成果:
- 几乎全密度的ZrN/AlSi10Mg复合材料已成功合成,具有均的ZrN分布.
- 在散装复合材料中没有观察到任何显著的相位或化学转变.
- 在机械性能方面取得了显著的改进:硬度增加了237%,弹性模量增加了56%,压力强度增加了183%,拉伸强度增加了125%与30%的ZrN.
- 经过实验确定的CTE显示了随着ZrN含量增加的下降趋势,与沙佩里模型保持一致.
结论:
- ZrN增强有效地提高了AlSi10Mg复合材料的机械性能.
- 合成路径 (HEBM + SPS) 适用于生产密集和均的ZrN/AlSi10Mg复合材料.
- 增强的机械和可预测的热膨胀特性使这些复合材料适合于航空航天,汽车和发电领域的苛刻应用.
