脉冲强磁场处理固态铝基复合材料的力学性能和强韧化机制

材料研究学报, 2016, 30(10): 745-752. doi: 10.11901/1005.3093.2015.173

脉冲强磁场处理固态铝基复合材料的力学性能和强韧化机制

李桂荣 ^1, , 王芳芳 ^2, , 郑瑞 ^3, , 王宏明 ^4, , 黄超 ^5, , 薛飞 ^6, , 朱弋 ^7,

1.江苏大学材料科学与工程学院镇江212013

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基金项目: Supported by National Natural Science Foundation of China Nos.51371091,51001054 & 51174099,and Student Innovation Training Program of Jiangsu University.国家自然科学基金51371091、51001054、51174099和江苏大学大学生实践创新训练项目.

关键词：铝基复合材料 , 脉冲强磁场 , 残余应力 , 拉伸性能

Microstructural Evolution and Strengthening Mechanism of Al Alloy Matrix Composites by Applied High Pulsed Electromagnetic Field

Keywords： aluminum matrix composite , pulsed high magnetic field , residual stress , tensile property

在脉冲强磁场(2T、3T和4T)中对固态纳米Al2O3颗粒增强Al-Zn-Mg-Cu基复合材料进行磁场处理,研究了磁场处理对复合材料的残余应力和拉伸性能的影响,并分析了强化机制.结果表明:在磁场强度B为3T时残余应力达到最小值(-1 MPa),比磁场处理前初始态试样的残余应力降低了102.4％.外加磁场降低了位错密集区和稀疏区间的长程应力.在B=4T时材料的质量因数比磁场处理前初始态试样提高12.7％,位错密度的提高有助于发挥位错强化机制;在磁场的作用下合金的析出相以非稳态η'(MgZn2)相为主,有助于材料强韧性的提高.基于第一性原理计算了在磁场作用下MgZn2相成键过程中的自旋态密度,为η'相的析出提供了理论依据.在B=2T时材料拉伸断口的特征主要表现为韧性断裂,对应较高的延伸率9.3％,比磁场处理前的初始态试样提高了12％.

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