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1绪论1

1.1引言1

1.2 Mg2Si金属间化合物及Al-Mg2Si复合材料研究现状2

1.2.1 Mg2Si金属间化合物的物理力学性质2

1.2.2 Mg2Si金属间化合物及Mg2Si复合材料制备方法4

1.2.3熔铸法制备复合材料的组织控制方法及其机制9

1.3铝基复合材料的摩擦磨损性能及力学特性17

1.3.1铝基复合材料的摩擦磨损性能及机制17

1.3.2铝基复合材料的力学特性19

1.4研究内容21

2实验材料及方法22

2.1实验原材料22

2.2原位Al-Mg2Si复合材料制备及变质工艺22

2.3萃取实验23

2.4单辊甩带激冷实验23

2.5 Al-Mg2Si梯度材料的制备23

2.5.1电弧重熔实验23

2.5.2单向重熔淬火实验24

2.6半固态Al-Mg2Si复合材料制备实验25

2.6.1等温热处理法25

2.6.2应变诱发法25

2.6.3冷斜面技术26

2.7 T6热处理实验26

2.8相组成及微观组织分析27

2.8.1 X射线衍射分析27

2.8.2扫描电镜和能谱分析27

2.9性能测试27

2.9.1拉伸实验27

2.9.2硬度测试27

2.9.3干滑动磨损实验28

2.10实验中的金属模具30

2.11搅拌摩擦焊接实验31

3 Mg2Si生长及Al-Mg2Si复合材料组织控制32

3.1引言32

3.2 Al-Mg2Si凝固途径及Mg2Si生长机制32

3.2.1 Al-Mg2Si凝固途径32

3.2.2 Mg2Si在铝熔体中生长机制35

3.3 Al-Mg2Si复合材料组织控制44

3.3.1磷对Al-Mg2Si复合材料的变质（组织控制）作用及其机制44

3.3.2锶对Al-Mg2Si复合材料的变质（组织控制）作用及其机制52

3.3.3铈对Al-Mg2Si复合材料的变质（组织控制）作用及其机制57

3.3.4熔体过热处理对Al-Mg2Si材料的组织控制作用及其机制61

3.3.5组织控制方式的比较64

3.4本章小结65

4半固态Al-Mg2Si复合材料制备及组织特性研究67

4.1引言67

4.2应变诱发法制备半固态Al-Mg2Si复合材料及其机制67

4.3冷斜面技术制备半固态Al-Mg2Si复合材料及其机制72

4.3.1半固态组织的形成及其机理72

4.3.2晶粒粗化机制76

4.3.3形状因子变化规律79

4.4等温热处理法制备半固态Al-Mg2 Si复合材料及其机制80

4.5本章小结86

5 Al-Mg2Si功能梯度材料制备技术及其机制87

5.1引言87

5.2电弧重熔技术制备功能梯度材料及其机制87

5.3单向重熔淬火技术制备功能梯度材料及其机制94

5.4本章小结99

6 Al-Mg2Si复合材料力学及磨损特性100

6.1 Al-Mg2Si复合材料力学特性100

6.1.1热处理后Al-Mg2Si复合材料布氏硬度变化规律100

6.1.2 Al-Mg2Si复合材料抗拉强度102

6.2 Al-Mg2Si复合材料磨损行为105

6.2.1载荷对磨损行为的影响106

6.2.2滑动速率对磨损行为的影响112

6.3本章小结114

7 Al-Mg2Si复合材料的搅拌摩擦焊接115

7.1引言115

7.2 Al-Mg2Si复合材料搅拌摩擦焊接116

7.2.1母材区域显微组织116

7.2.2焊接核心区显微组织117

7.2.3热机械影响区（TMAZ）的显微组织121

7.2.4不同区域的固相线温度123

7.2.5力学性能124

7.3 Al-Mg2Si与5052铝合金材料的搅拌摩擦焊接128

7.3.1焊接区域的宏观特征128

7.3.2焊接核心和过渡区的显微组织128

7.3.3焊核区域和母材的液相线温度132

7.3.4 Al-Mg2Si/5052搅拌摩擦焊接接头的力学性能132

7.4本章小结137

参考文献138