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微米、纳米SiC_p/Al2014复合材料的制备及组织性能

发布时间:2020-12-22 20:29
  Si C颗粒增强铝基(Si Cp/Al)复合材料具有高比强度、高比模量、耐磨性好和高阻尼性能等优点,广泛应用在航空、航天、国防、汽车、电子和体育器材等领域。在Si Cp/Al复合材料的众多制备方法中,搅拌铸造法由于具有工艺流程少、设备简单、生产成本低、灵活性强和复杂形状零件一次性成型制备等优势而被广泛关注。然而采用搅拌铸造法制备Si Cp/Al复合材料依然存在小尺寸(<10mm)颗粒分散不够均匀、界面结合强度不高以及气孔等缺陷。因此,需要对搅拌铸造技术进行进一步探索和改进;另外,研究表明微米Si Cp可以提高基体的强度,却以牺牲塑性为代价,并且对高温性能提高不显著,而少量的纳米Si Cp即可显著提高基体的强度,同时保持塑性不降低,而且对高温性能提高明显。然而,对纳米Si Cp增强金属基复合材料的研究相对偏少,特别是高温力学性能的报道更少;同时,虽然纳米Si Cp增强铝基复合材料具有优异的性能,然而由于纳米Si Cp比表面能大、易团聚,所以很难制备体积分数较高的纳米Si Cp增强铝基复合材料,从而限制了纳米Si Cp增强铝基复合材料模量的提高。如果通过合理的组分设计,微米+纳米双尺... 

【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】:148 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 颗粒增强金属基复合材料的研究现状
        1.2.1 颗粒增强金属基复合材料的制备方法
            1.2.1.1 搅拌铸造法
            1.2.1.2 粉末冶金法
            1.2.1.3 熔体浸渗法
            1.2.1.4 原位自生法
        1.2.2 颗粒增强金属基复合材料的应用与发展趋势
            1.2.2.1 颗粒增强金属基复合材料的应用
            1.2.2.2 颗粒增强金属基复合材料的发展趋势
        1.2.3 颗粒增强金属基复合材料的强化机制
            1.2.3.1 细晶强化
            1.2.3.2 Orowan强化
            1.2.3.3 热错配强化
            1.2.3.4 载荷传递
p/Al复合材料的研究进展">    1.3 搅拌铸造法制备Si Cp/Al复合材料的研究进展
p分散的研究进展">        1.3.1 搅拌铸造工艺参数对SiCp分散的研究进展
p分散的影响">            1.3.1.1 搅拌桨的设计和位置对SiCp分散的影响
p分散的影响">            1.3.1.2 搅拌温度对SiCp分散的影响
p分散的影响">            1.3.1.3 搅拌速度对SiCp分散的影响
p分散的影响">            1.3.1.4 搅拌时间对SiCp分散的影响
p分散的研究进展">        1.3.2 颗粒表面改性对SiCp分散的研究进展
p与Al基体界面的研究进展">        1.3.3 SiCp与Al基体界面的研究进展
p表面改性对SiCp与Al基体界面的影响">            1.3.3.1 SiCp表面改性对SiCp与Al基体界面的影响
p/Al界面结合机制的研究进展">            1.3.3.2 SiCp/Al界面结合机制的研究进展
p/Al复合材料热挤压变形的研究进展">        1.3.4 SiCp/Al复合材料热挤压变形的研究进展
p分散的影响">            1.3.4.1 热挤压对复合材料组织和SiCp分散的影响
p的断裂">            1.3.4.2 热挤压过程中SiCp的断裂
            1.3.4.3 热挤压对复合材料强塑性的影响
    1.4 纳米颗粒增强金属基复合材料的研究进展
        1.4.1 纳米颗粒增强金属基复合材料的力学性能
        1.4.2 纳米颗粒增强金属基复合材料的制备方法
            1.4.2.1 超声法
            1.4.2.2 改进搅拌铸造法
            1.4.2.3 粉末冶金法
            1.4.2.4 高能球磨法
            1.4.2.5 原位反应法
    1.5 混杂增强金属基复合材料的研究进展
    1.6 主要研究内容与目标
第2章 实验方法
    2.1 实验材料
    2.2 研究方法
        2.2.1 Al2014基体合金的熔炼
p表面改性">        2.2.2 SiCp表面改性
        2.2.3 球磨预分散处理
p/Al2014复合材料">        2.2.4 搅拌铸造法制备SiCp/Al2014复合材料
        2.2.5 热挤压成型
        2.2.6 热处理实验
    2.3 样品表征
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 DSC和成分分析
        2.3.3 微观组织分析
        2.3.4 透射电镜分析
        2.3.5 杨氏模量测试
        2.3.6 密度测试
        2.3.7 室温和高温力学性能测试
    2.4 技术路线
p/Al2014复合材料的制备、组织和性能">第3章 微米Si Cp/Al2014复合材料的制备、组织和性能
    3.1 引言
p-Al2014复合粉体的研究">    3.2 球磨预分散法制备SiCp-Al2014复合粉体的研究
        3.2.1 球磨时间和合金粉尺寸对复合粉体的影响规律
p体积分数对SiCp-Al2014复合粉体的影响规律">        3.2.2 SiCp体积分数对SiCp-Al2014复合粉体的影响规律
p-Al2014复合粉体中SiCp的分散动力学过程">        3.2.3 熔体内Si Cp-Al2014复合粉体中SiCp的分散动力学过程
p分散的影响规律">    3.3 机械搅拌工艺参数对Si Cp分散的影响规律
p分散的影响规律">        3.3.1 搅拌温度对SiCp分散的影响规律
p分散的影响规律">        3.3.2 搅拌时间对SiCp分散的影响规律
p分散的影响规律">        3.3.3 搅拌速度对SiCp分散的影响规律
p预氧化对SiCp/Al2014复合材料中SiCp分散和力学性能的影响规律">    3.4 SiCp预氧化对SiCp/Al2014复合材料中SiCp分散和力学性能的影响规律
p表面改性对复合材料Si Cp分散和力学性能的影响">        3.4.1 SiCp表面改性对复合材料Si Cp分散和力学性能的影响
p的氧化行为">        3.4.2 SiCp的氧化行为
p预氧化处理对复合材料组织和力学性能的影响">        3.4.3 不同SiCp预氧化处理对复合材料组织和力学性能的影响
p预氧化处理工艺对复合材料SiCp分散的影响">            3.4.3.1 SiCp预氧化处理工艺对复合材料SiCp分散的影响
p预氧化工艺对复合材料力学性能的影响">            3.4.3.2 不同Si Cp预氧化工艺对复合材料力学性能的影响
p/Al2014复合材料强度的正交实验分析">            3.4.3.3 氧化工艺对铸态Si Cp/Al2014复合材料强度的正交实验分析
p/Al2014复合材料组织和力学性能的影响规律">    3.5 热挤压对SiCp/Al2014复合材料组织和力学性能的影响规律
        3.5.1 均匀化处理
        3.5.2 热挤压工艺参数
p分散和界面结合的影响规律">        3.5.3 热挤压对SiCp分散和界面结合的影响规律
p分散的影响规律">            3.5.3.1 热挤压对SiCp分散的影响规律
            3.5.3.2 热挤压对界面结合的影响规律
            3.5.3.3 热挤压后颗粒的断裂
p/Al2014复合材料致密度的影响规律">        3.5.4 热挤压对SiCp/Al2014复合材料致密度的影响规律
p/Al2014复合材料拉伸性能的影响规律">        3.5.5 热挤压对SiCp/Al2014复合材料拉伸性能的影响规律
p/Al2014复合材料的工艺流程">    3.6 球磨预分散+半固态搅拌+热挤压制备SiCp/Al2014复合材料的工艺流程
    3.7 本章小结
p/Al2014复合材料的制备、组织性能及强化机制">第4章 纳米Si Cp/Al2014复合材料的制备、组织性能及强化机制
    4.1 引言
p/Al2014复合材料的制备、组织和性能">    4.2 纳米SiCp/Al2014复合材料的制备、组织和性能
p-Al2014复合粉体">        4.2.1 球磨预分散制备纳米SiCp-Al2014复合粉体
p体积分数、表面状态和超声波处理对纳米SiCp/Al2014复合材料中 α-Al晶粒细化的影响规律">        4.2.2 纳米SiCp体积分数、表面状态和超声波处理对纳米SiCp/Al2014复合材料中 α-Al晶粒细化的影响规律
p体积分数对 α-Al晶粒细化的影响规律">            4.2.2.1 纳米SiCp体积分数对 α-Al晶粒细化的影响规律
p表面状态对 α-Al晶粒细化的影响规律">            4.2.2.2 纳米SiCp表面状态对 α-Al晶粒细化的影响规律
            4.2.2.3 超声处理对 α-Al晶粒细化的影响规律
p体积分数、表面状态和超声波处理对铸态纳米SiCp/Al2014复合材料中SiCp分散的影响规律">        4.2.3 纳米SiCp体积分数、表面状态和超声波处理对铸态纳米SiCp/Al2014复合材料中SiCp分散的影响规律
p体积分数对纳米Si Cp分散的影响">            4.2.3.1 纳米SiCp体积分数对纳米Si Cp分散的影响
p表面状态和超声波处理对纳米SiCp分散的影响">            4.2.3.2 纳米Si Cp表面状态和超声波处理对纳米SiCp分散的影响
p分散的影响">        4.2.4 热挤压对纳米 SiCp分散的影响
p/Al2014复合材料的界面">        4.2.5 纳米SiCp/Al2014复合材料的界面
p/Al2014复合材料的室温和高温拉伸性能">        4.2.6 纳米SiCp/Al2014复合材料的室温和高温拉伸性能
p/Al2014复合材料的室温和高温拉伸断口">        4.2.7 纳米SiCp/Al2014复合材料的室温和高温拉伸断口
p/Al2014复合材料的强化机制">    4.3 纳米Si Cp/Al2014复合材料的强化机制
        4.3.1 室温强化机制
        4.3.2 高温强化机制
p/Al2014复合材料拉伸性能的对比分析">    4.4 纳米与微米SiCp/Al2014复合材料拉伸性能的对比分析
    4.5 本章小结
p/Al2014复合材料的组织、性能和强化机制">第5章 微米+纳米双尺寸混杂SiCp/Al2014复合材料的组织、性能和强化机制
    5.1 引言
p/Al2014复合材料的组织">    5.2 微米+纳米双尺寸混杂SiCp/Al2014复合材料的组织
p/Al2014复合材料的铸态组织">        5.2.1 微米+纳米双尺寸混杂SiCp/Al2014复合材料的铸态组织
p/Al2014复合材料的挤压态组织">        5.2.2 双尺寸混杂SiCp/Al2014复合材料的挤压态组织
p/Al2014复合材料的力学性能">    5.3 微米+纳米双尺寸混杂SiCp/Al2014复合材料的力学性能
        5.3.1 室温力学性能
        5.3.2 高温力学性能
p/Al2014复合材料的强化机制">    5.4 微米+纳米双尺寸混杂SiCp/Al2014复合材料的强化机制
p/Al2014复合材料的室温强化机制">        5.4.1 微米+纳米混杂SiCp/Al2014复合材料的室温强化机制
p/Al2014复合材料的高温强化机制">        5.4.2 微米+纳米混杂SiCp/Al2014复合材料的高温强化机制
    5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
作者简介及在攻读博士期间所取得的科研成果
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]The Uniform Distribution of SiC Particles in an A356-SiCp Composite Produced by the Tilt-blade Mechanical Stirring[J]. Yunhui DU,Peng ZHANG,Yujie WANG,Jun ZHANG,Shasha YAO,Chengyu LI.  Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2013(01)
[2]搅拌铸造SiCp/2024复合材料热挤压-轧制变形组织及性能[J]. 冯朝辉,苏海,高文理,陆政.  材料导报. 2012(02)
[3]搅拌工艺参数对SiC_p/Al复合材料颗粒分布的影响[J]. 王传廷,马立群,尹明勇,丁毅,张华,陈育贵.  特种铸造及有色合金. 2010(05)
[4]搅拌铸造SiC_p/2024铝基复合材料的显微组织与力学性能[J]. 苏海,高文理,毛成,张辉,刘洪波,卢健,陆政.  中国有色金属学报. 2010(02)
[5]SiC_p粒径及含量对铝基复合材料拉伸性能和断裂机制的影响[J]. 居志兰,花国然,戈晓岚.  机械工程材料. 2008(02)
[6]纳米SiC颗粒增强2024铝基复合材料的力学性能研究[J]. 田晓风,肖伯律,樊建中,万志永,左涛,张维玉.  稀有金属. 2005(04)
[7]喷射共沉积7075/SiC_p复合材料薄板的轧制成形[J]. 张福全,陈振华,严红革,袁武华,唐绍裘,傅杰兴.  中国有色金属学报. 2005(07)
[8]纳米SiC颗粒增强铝基复合材料的拉伸性能[J]. 贺春林,刘常升,孙旭东,才庆魁.  东北大学学报. 2005(06)
[9]正挤压对SiCw/6061Al晶须形貌的影响[J]. 李建辉,李春峰.  材料科学与工艺. 2004(05)
[10]镁基复合材料制备技术、性能及应用发展概况[J]. 董群,陈礼清,赵明久,毕敬.  材料导报. 2004(04)

博士论文
[1]不同尺寸SiCp增强AZ31B镁基复合材料的制备及组织性能[D]. 沈明杰.哈尔滨工业大学 2014
[2]搅拌铸造SiC颗粒增强镁基复合材料高温变形行为研究[D]. 王晓军.哈尔滨工业大学 2008



本文编号:2932386

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