冷冻铸造—熔渗技术制备Al 2 O 3 （-TiC）/Al合金层状复合材料
发布时间：2020-12-05 11:52
在传统金属基复合材料领域,材料的强度和韧性是相互排斥的两种性能,故高强韧材料的制备一直是金属基复合材料研究的重点。仿生原理的应用是新材料重要的发展趋势之一,与此相关的仿珍珠贝结构层状复合材料的开发在最近的20年里,引起了学术界的极大关注,其中借助陶瓷浆料的冷冻铸造获得陶瓷坯体为制备新型互通层状结构的金属/陶瓷复合材料提供了可能性。鉴于此,本文通过冷冻铸造结合熔体浸渗技术,制备新型互通层状结构Al2O3（-Ti C）/Al合金复合材料。并借助增强相种类、助烧剂种类、冷冻温度及陶瓷固相含量的改变,来调控多孔陶瓷坯体的微观结构,进而控制最终复合材料的结构和力学性能。本文获得的主要结果如下:（1）发现了利用单向冷冻铸造法制备的Al2O3多孔陶瓷呈从下至上梯度变化的层状结构,并且随着初始陶瓷含量提高,冷冻温度降低,其片层结构越细小致密,坯体压缩强度越高。助烧剂的加入对降低多孔陶瓷的烧结温度,提高坯体强度有显著作用。其中Cu O-Ti O2体系较Mg O-Al2O3-Si O2助烧效果更好,相应坯体（30 vol.%）不仅具有较高的强度（97-197 MPa）和较好的结构完整性,而且还具有较高的孔...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 冷冻铸造制备技术研究进展
1.2.1 冷冻铸造法的由来及原理
1.2.2 冷冻铸造法的技术关键
1.3 金属基复合材料
1.3.1 金属基复合材料概述及常用制备方法
1.3.2 熔体浸渗法制备复合材料的分类
1.3.3 冰模板法制备铝基复合材料的研究现状
1.4 本文研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法及设备
2.3 样品表征
2.3.1 多孔陶瓷线性收缩率及孔隙率的测定
2.3.2 复合材料密度测定
2.3.3 物相与组织结构分析
2.3.4 材料性能测试与表征
第3章 冷冻铸造法制备多孔陶瓷坯体
3.1 引言
3.2 添加不同助烧剂体系
3.2.1 冷冻铸造法制备多孔陶瓷的典型结构
3.2.2 助烧剂的选择
3.2.3 不同助烧剂对多孔陶瓷坯体微观结构及力学性能的影响
3.2.4 冷冻参数对多孔陶瓷坯体的影响
3.3 无助烧剂体系
3.4 本章小结
2O3/Al-Mg-Si层状复合材料的制备与性能分析">第4章 Al2O3/Al-Mg-Si层状复合材料的制备与性能分析
4.1 引言
4.2 无压浸渗实验原理
2O3/Al-Mg-Si层状复合材料物相分析及微观结构观察"> 4.3 Al2O3/Al-Mg-Si层状复合材料物相分析及微观结构观察
4.3.1 物相分析
4.3.2 微观结构及能谱分析
2O3/Al-Mg-Si层状复合材料力学性能分析"> 4.4 Al2O3/Al-Mg-Si层状复合材料力学性能分析
4.4.1 压缩强度
4.4.2 弯曲强度
4.5 本章小结
2O3（-TiC）/Al合金层状复合材料的制备和性能分析">第5章 Al2O3（-TiC）/Al合金层状复合材料的制备和性能分析
5.1 引言
5.2 真空-气体压力浸渗实验原理
2O3（-TiC）/ZL107层状复合材料的制备和性能分析"> 5.3 Al2O3（-TiC）/ZL107层状复合材料的制备和性能分析
2O3/ZL107复合材料的影响"> 5.3.1 添加不同助烧剂对Al2O3/ZL107复合材料的影响
2O3/ZL107复合材料的影响"> 5.3.2 添加不同含量TiC对Al2O3/ZL107复合材料的影响
2O3（-TiC）/ZL205A层状复合材料的制备和性能分析"> 5.4 Al2O3（-TiC）/ZL205A层状复合材料的制备和性能分析
2O3/ZL205A复合材料力学性能的影响"> 5.4.1 添加不同助烧剂对Al2O3/ZL205A复合材料力学性能的影响
2O3-TiC/ZL205A双相增强层状复合材料"> 5.4.2 Al2O3-TiC/ZL205A双相增强层状复合材料
5.5 层状复合材料失效机制分析
5.5.1 弯曲断裂机制分析
5.5.2 压缩断裂机制分析
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]醇类添加剂对冷冻浇注陶瓷的多孔结构及形貌的影响（英文）[J]. 曾婧,张妍,周科朝,张斗. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(03)
[2]新型复合材料拍门应用前景分析[J]. 陈坚,陈亚平. 中国水利. 2012(12)
[3]Si对TiC在铝熔体中稳定性的影响(英文)[J]. 丁海民,刘相法. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(07)
[4]熔体浸渗法制备金属基复合材料的研究进展[J]. 李含建,徐志峰,蔡长春,吴蒙. 热加工工艺. 2010(18)
[5]水基料浆冷冻浇注成型多孔陶瓷孔结构研究[J]. 胡利明,唐婕,陈玉峰,陈文. 人工晶体学报. 2009(02)
[6]真空变压力浸渗法制备高体积分数SiC_p/Al复合材料[J]. 徐志锋,余欢,蔡长春,胡美忠,严青松,万红,郑玉惠. 中国有色金属学报. 2006(09)
[7]TiC/TiN/Al2O3复合陶瓷的研究进展[J]. 任萍萍,刘宁,许育东,陈名海. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2004(01)
[8]短碳纤维增强铝基复合材料的挤压浸渗工艺[J]. 张广安,罗守靖,田文彤. 中国有色金属学报. 2002(03)
[9]挤压态SiC_W/Al复合材料弹性模量的超声波研究[J]. 姜传海,吴建生,王德尊. 无损检测. 2002(03)
[10]氧化铝陶瓷低温烧结的研究现状和发展前景[J]. 李江,潘裕柏,宁金威,黄智勇,郭景坤. 中国陶瓷. 2001(05)
博士论文
[1]TiAl3/Ti3AlC2/Al2O3复合材料制备及其耐铝液熔蚀—磨损性能研究[D]. 肖华强.华南理工大学 2013
[2]Al2O3陶瓷基层状复合材料的制备和性能研究[D]. 黄康明.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]冷冻铸造—熔渗技术制备层状Al-Si（-Mg）/Al2O3复合材料[D]. 奚巨伟.吉林大学 2014
[2]氧化铝颗粒增强铝基复合材料研究[D]. 郑刘斌.北方工业大学 2013
[3]陶瓷刚玉磨料制备工艺的研究[D]. 骆苗地.天津大学 2012
[4]纳米TiN/SiCw增强碳化硅陶瓷的制备[D]. 朱潇怡.浙江大学 2011
[5]增强体形态、分布对铝基复合材料力学性能影响的研究[D]. 王韬.上海交通大学 2010
[6]Al2O3颗粒增强铝基复合材料的研究[D]. 朱瑞杰.山东理工大学 2008
[7]PVC压延类柔性复合材料的疲劳性能研究[D]. 崔少霞.东华大学 2008
[8]热挤压对AZ91和SiCp/AZ91复合材料组织与力学性能的影响[D]. 张海峰.哈尔滨工业大学 2007
[9]水基碳化硅/炭黑料浆冷冻浇注成型工艺研究[D]. 唐婕.中国建筑材料科学研究院 2003
本文编号：2899409
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：127 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 冷冻铸造制备技术研究进展
1.2.1 冷冻铸造法的由来及原理
1.2.2 冷冻铸造法的技术关键
1.3 金属基复合材料
1.3.1 金属基复合材料概述及常用制备方法
1.3.2 熔体浸渗法制备复合材料的分类
1.3.3 冰模板法制备铝基复合材料的研究现状
1.4 本文研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验材料
2.2 实验方法及设备
2.3 样品表征
2.3.1 多孔陶瓷线性收缩率及孔隙率的测定
2.3.2 复合材料密度测定
2.3.3 物相与组织结构分析
2.3.4 材料性能测试与表征
第3章 冷冻铸造法制备多孔陶瓷坯体
3.1 引言
3.2 添加不同助烧剂体系
3.2.1 冷冻铸造法制备多孔陶瓷的典型结构
3.2.2 助烧剂的选择
3.2.3 不同助烧剂对多孔陶瓷坯体微观结构及力学性能的影响
3.2.4 冷冻参数对多孔陶瓷坯体的影响
3.3 无助烧剂体系
3.4 本章小结
2O3/Al-Mg-Si层状复合材料的制备与性能分析">第4章 Al2O3/Al-Mg-Si层状复合材料的制备与性能分析
4.1 引言
4.2 无压浸渗实验原理
2O3/Al-Mg-Si层状复合材料物相分析及微观结构观察"> 4.3 Al2O3/Al-Mg-Si层状复合材料物相分析及微观结构观察
4.3.1 物相分析
4.3.2 微观结构及能谱分析
2O3/Al-Mg-Si层状复合材料力学性能分析"> 4.4 Al2O3/Al-Mg-Si层状复合材料力学性能分析
4.4.1 压缩强度
4.4.2 弯曲强度
4.5 本章小结
2O3（-TiC）/Al合金层状复合材料的制备和性能分析">第5章 Al2O3（-TiC）/Al合金层状复合材料的制备和性能分析
5.1 引言
5.2 真空-气体压力浸渗实验原理
2O3（-TiC）/ZL107层状复合材料的制备和性能分析"> 5.3 Al2O3（-TiC）/ZL107层状复合材料的制备和性能分析
2O3/ZL107复合材料的影响"> 5.3.1 添加不同助烧剂对Al2O3/ZL107复合材料的影响
2O3/ZL107复合材料的影响"> 5.3.2 添加不同含量TiC对Al2O3/ZL107复合材料的影响
2O3（-TiC）/ZL205A层状复合材料的制备和性能分析"> 5.4 Al2O3（-TiC）/ZL205A层状复合材料的制备和性能分析
2O3/ZL205A复合材料力学性能的影响"> 5.4.1 添加不同助烧剂对Al2O3/ZL205A复合材料力学性能的影响
2O3-TiC/ZL205A双相增强层状复合材料"> 5.4.2 Al2O3-TiC/ZL205A双相增强层状复合材料
5.5 层状复合材料失效机制分析
5.5.1 弯曲断裂机制分析
5.5.2 压缩断裂机制分析
5.6 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]醇类添加剂对冷冻浇注陶瓷的多孔结构及形貌的影响（英文）[J]. 曾婧,张妍,周科朝,张斗. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(03)
[2]新型复合材料拍门应用前景分析[J]. 陈坚,陈亚平. 中国水利. 2012(12)
[3]Si对TiC在铝熔体中稳定性的影响(英文)[J]. 丁海民,刘相法. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(07)
[4]熔体浸渗法制备金属基复合材料的研究进展[J]. 李含建,徐志峰,蔡长春,吴蒙. 热加工工艺. 2010(18)
[5]水基料浆冷冻浇注成型多孔陶瓷孔结构研究[J]. 胡利明,唐婕,陈玉峰,陈文. 人工晶体学报. 2009(02)
[6]真空变压力浸渗法制备高体积分数SiC_p/Al复合材料[J]. 徐志锋,余欢,蔡长春,胡美忠,严青松,万红,郑玉惠. 中国有色金属学报. 2006(09)
[7]TiC/TiN/Al2O3复合陶瓷的研究进展[J]. 任萍萍,刘宁,许育东,陈名海. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2004(01)
[8]短碳纤维增强铝基复合材料的挤压浸渗工艺[J]. 张广安,罗守靖,田文彤. 中国有色金属学报. 2002(03)
[9]挤压态SiC_W/Al复合材料弹性模量的超声波研究[J]. 姜传海,吴建生,王德尊. 无损检测. 2002(03)
[10]氧化铝陶瓷低温烧结的研究现状和发展前景[J]. 李江,潘裕柏,宁金威,黄智勇,郭景坤. 中国陶瓷. 2001(05)
博士论文
[1]TiAl3/Ti3AlC2/Al2O3复合材料制备及其耐铝液熔蚀—磨损性能研究[D]. 肖华强.华南理工大学 2013
[2]Al2O3陶瓷基层状复合材料的制备和性能研究[D]. 黄康明.华南理工大学 2011
硕士论文
[1]冷冻铸造—熔渗技术制备层状Al-Si（-Mg）/Al2O3复合材料[D]. 奚巨伟.吉林大学 2014
[2]氧化铝颗粒增强铝基复合材料研究[D]. 郑刘斌.北方工业大学 2013
[3]陶瓷刚玉磨料制备工艺的研究[D]. 骆苗地.天津大学 2012
[4]纳米TiN/SiCw增强碳化硅陶瓷的制备[D]. 朱潇怡.浙江大学 2011
[5]增强体形态、分布对铝基复合材料力学性能影响的研究[D]. 王韬.上海交通大学 2010
[6]Al2O3颗粒增强铝基复合材料的研究[D]. 朱瑞杰.山东理工大学 2008
[7]PVC压延类柔性复合材料的疲劳性能研究[D]. 崔少霞.东华大学 2008
[8]热挤压对AZ91和SiCp/AZ91复合材料组织与力学性能的影响[D]. 张海峰.哈尔滨工业大学 2007
[9]水基碳化硅/炭黑料浆冷冻浇注成型工艺研究[D]. 唐婕.中国建筑材料科学研究院 2003
本文编号：2899409
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