摘要
在未来越来越复杂的战场环境中，轻型装甲车以自身机动灵活的特点肩负起侦察、指挥、救援等重要任务。良好的轻型装甲材料应具备低密度、高强度和高塑性等主要特点。众所周知，金属镁以其重量轻、比强度高、比模量高、抗蠕变性能好和耐磨性好等优点，在军事装备和航空航天领域受到越来越多的关注。 本文采用改进的粉末冶金法成功制备了，（0、0.5、1、1.5）wt%Ti/AZ31镁基复合材料。通过改变纳米Ti颗粒增强体的成分比例，复合材料的制备流程和热挤压比。探讨了制备工艺对纳米Ti颗粒的分散效果，研究了纳米Ti对镁基复合材料物相组成、显微组织和力学性能的影响。结果表明： 1、采用粉末冶金法制备复合材料的过程中，轻型球磨和电磁振动工艺的加入、行星式球磨参数的调整都是解决纳米Ti粉团聚的必要手段。制备工艺的改进极大程度上解决了纳米Ti粉的团聚现象，使得复合材料组织分布更加均匀，复合材料的性能得到了提高。 2、当Ti含量添加1.5wt%时，复合材料的力学性能达到最佳，屈服强度、抗拉强度和延伸率均超过了ASTMB107/B107M-13。相比于基体在保护延伸率的基础上屈服强度和抗拉强度分别提高了202.1%和51.9%。复合材料强度的提升主要来源于纳米Ti颗粒的加入钉扎了晶界，增加了复合材料的结晶度，使得晶粒细化。 3、随着纳米Ti颗粒的加入，复合材料的织构强度从14.2逐渐降低至3.86，织构强度的减弱主要归因于Ti颗粒引起的晶粒细化。复合材料施密特因子相比于基体表现出更加广泛的分布，这反应了复合材料在形变过程中所需滑移系的启动机率增加，从而导致延伸率提升。纳米Ti与基体形成了新的金属间化合物Al3Ti。Al3Ti相的形成增加了增强体与基体之间界面润湿性，保护了复合材料的延伸率。 4、热挤压使得Ti/AZ31镁基复合材料的晶粒不断细化，织构强度不断增强，抗拉强度和屈服强度不断增加，但是复合材料的延伸率则不断降低。当热挤压比16∶1时，复合材料的延伸率超过了ASTMB107/B107M-13，其屈服强度和抗拉伸强度均远远高于该标准。当热挤压比36∶1时复合材料的服强度和抗拉伸强度分别达到了386.5MPa和399MPa。强度的提升主要来源于热挤压引起的晶粒细化和织构增强。
NETL