合金元素B、Zn、Co对Laves相MgCu_2合金组织和性能的影响

【摘要】AB2型Laves相金属间化合物具有熔点高、强度高、密度适中、优良的高温性能及潜在的高温抗氧化和抗腐蚀性能等优点,引起了国内外科研工作者的极大兴趣。该类材料虽然具有作为高温结构材料和功能材料的潜力,但是,同其他大多数金属间化合物一样,Laves相金属间化合物因室温脆性而阻碍了其实用化。近年来,国内外研究人员从Laves相的相变、晶体缺陷和变形特性等方面展开了广泛的研究,对改善Laves相金属间化合物脆性的研究取得了一些进展。本文采用机械合金化(球磨时间10h,球料比13：1,转速150r/min)和真空热压烧结(热压温度680℃、保压时间1h、压力25MPa)的工艺制度制备Laves相MgCu2合金,利用X-射线衍射仪、金相显微镜和扫描电镜等手段,研究了添加B、Zn、Co元素对Laves相MgCu2合金结构、组织和性能的影响。1.采用机械合金化+真空热压烧结的方法制备出Laves相MgCu2(0≤<x≤0.20),并且对热压产物的物相、微观形貌和力学性能进行分析。结果表明：B元素溶入M9Cu2中,取代部分Cu原子的位置,晶体结构并没有发生改变,主相仍为Cl5结构(MgCu2型)的Laves相。随着B添加量的增加,整个XRD衍射峰向高角度偏移,点阵常数逐渐减小。添加B元素后,试样组织较均匀,致密性有所提高；随着B添加量的增加,热压产物的显微硬度和晶粒尺寸逐渐增加,抗压强度和抗弯强度呈现先增大后减小的趋势,且与致密度的变化规律保持一致。B的最佳添加量为6.67at%,该热压试样的致密度为95.1%,显微硬度为271HV,抗压强度为490.2MPa,抗弯强度为22.2MPa。2.采用机械合金化+真空热压烧结的方法制备出Laves相MgCu2(0≤x≤0.20),并且对热压产物的物相、微观形貌和力学性能进行分析。结果表明：Zn元素溶入M9Cu2中,取代部分Cu原子的位置,晶体结构未发生改变,主相仍为Cl5结构(MgCu2型)的Laves相。随着Zn添加量的增加,整个XRD衍射峰向低角度偏移,点阵常数逐渐增大。添加Zn元素后,试样组织较均匀,致密性得到提高；随着Zn添加量的增加,热压产物的显微硬度逐渐增加,晶粒尺寸先减小后增大,致密度逐渐增大,抗压强度和抗弯强度呈现先增大后减小的趋势。Zn的最佳添加量为6.67at%,该热压试样的致密度为92.4%,显微硬度为273HV,抗压强度为435.7MPa,抗弯强度为18.6MPa,断裂韧性为2.29MPa3.采用机械合金化+真空热压烧结的方法制备出Laves相Mg(Cu1-xCox)2(0≤x≤0.20),并且对热压产物的物相、微观形貌和力学性能进行分析。结果表明：Co元素溶入MgCu2中,取代部分Cu原子的位置,晶体结构并没有发生改变,主相仍为C15结构(MgCu2型)的Laves相。随着Co添加量的增加,整个XRD衍射峰向高角度偏移,点阵常数逐渐减小。添加Co元素后,试样组织较均匀,致密性有所提高；随着Co添加量的增加,热压产物的显微硬度和晶粒尺寸逐渐增加,抗压强度和抗弯强度呈现先增大后减小的趋势,且与致密度的变化规律保持一致。Co的最佳添加量为10at%,该热压试样的致密度为91.5%,显微硬度为295.1HV,抗压强度为425.3MPa,抗弯强度为21.7MPa。
【作者】胡永辉；
【导师】周琦；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料加工工程，2014，硕士
【关键词】Laves相；MgCu2；机械合金化；真空热压烧结；力学性能；

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