高压凝固SiC p /Al-20Si复合材料组织与性能研究

发布时间：2021-02-12 19:11

　　SiC增强过共晶Al-Si基复合材料因具有低密度、低膨胀、高导热、好的尺寸稳定性、高的耐磨、耐蚀性等优点,使它在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。高压技术因能够显著提高材料的致密度、细化组织、缩短实验周期而获得关注。本论文以Si Cp/Al-20Si复合材料为研究对象,研究了凝固压力（常压、1GPa、2GPa、3GPa）及Si C体积分数（0、35%、40%、45%）对复合材料凝固组织和相组成的影响,分析了复合材料中Si相的时效析出行为,研究了高压凝固复合材料的力学性能、热膨胀系数和热导率的变化规律。对不同压力下凝固的A1-20Si基体合金组织的研究表明,常压以及1GPa压力下凝固后,初生Si相呈现多边形、星状的混合形貌,当凝固压力增加到2GPa以及3GPa时,初生Si相消失,枝晶α-Al相成为先析出相。随着凝固压力的增大,共晶Si逐渐由长的针状变为短棒状。当凝固压力达到3GPa时,共晶Si相尺寸减小到1.88μm。对复合材料组织进行观察,随着Si C颗粒体积分数的增大,1GPa凝固后合金中的初生Si相逐渐变得细小,且分布更加均匀。当Si C体积分数为45%时,初生Si相尺... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：162 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 金属基复合材料研究现状
        1.2.1 复合材料分类
        1.2.2 颗粒增强金属基复合材料
        1.2.3 SiC颗粒增强Al基复合材料研究现状
    1.3 SiC颗粒增强铝基复合材料的制备方法
        1.3.1 粉末冶金法（PM）
        1.3.2 液相法
        1.3.3 喷射沉积法
    1.4 高压技术及其发展概况
        1.4.1 高压科学的研究意义
        1.4.2 高压技术简介
        1.4.3 高压技术在材料科学中的应用
    1.5 高压对合金凝固组织以及相组成影响
        1.5.1 高压对Al-Si合金凝固组织的影响
        1.5.2 高压对其他铝合金凝固组织的影响
    1.6 本文主要研究内容
第2章 实验材料及研究方法
    2.1 实验原材料
    2.2 实验设备与材料制备
        2.2.1 混粉与成型
        2.2.2 压力凝固
    2.3 材料的组织结构分析
        2.3.1 X射线衍射分析
        2.3.2 光学金相及显微组织观察
        2.3.3 透射电镜以及高分辨观察
        2.3.4 差示热DSC分析
    2.4 材料性能测试
        2.4.1 致密度测试
        2.4.2 硬度测试
        2.4.3 室温拉伸及压缩性能测试
        2.4.4 热膨胀系数测试
        2.4.5 热导率测试
        2.4.6 比表面积测试
第3章 高压凝固SiCp/Al-20Si复合材料组织及相组成
    3.1 引言
    3.2 高压凝固Al-20Si基体合金组织
        3.2.1 压力对初生相的影响
        3.2.2 压力对共晶硅相的影响
    3.3 凝固压力对Al-20Si合金形核及长大过程的影响
    3.4 高压凝固Al-20Si基体合金物相组成
p/Al-20Si复合材料组织及相组成">    3.5 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料组织及相组成
        3.5.1 1GPa凝固SiCp/Al-20Si复合材料组织及相组成
        3.5.2 3GPa凝固SiCp/Al-20Si复合材料组织及相组成
        3.5.3 3GPa凝固SiCp/Al-20Si复合材料共晶硅纤维化机理
        3.5.4 SiC添加对Al-20Si基体合金初生相的影响
p/Al-20Si复合材料界面">    3.6 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料界面
    3.7 本章小结
第4章 高压凝固SiCp/Al-20Si复合材料时效后组织变化
    4.1 引言
    4.2 过饱和α-Al中Si富集区的析出
    4.3 Si相析出激活能计算
    4.4 SiC添加对Si相析出的影响
    4.5 本章小结
第5章 高压凝固SiCp/Al-20Si复合材料力学性能
    5.1 引言
    5.2 高压凝固复合材料致密度
p/Al-20Si复合材料力学性能">    5.3 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料力学性能
        5.3.1 高压凝固Al-20Si基体合金力学性能
        5.3.2 高压凝固SiCp/Al-20Si复合材料力学性能
p/Al-20Si复合材料强化机制">    5.4 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料强化机制
        5.4.1 高压凝固Al-20Si基体合金强化机制
        5.4.2 高压凝固SiCp/Al-20Si复合材料强化机制
p/Al-20Si复合材料时效后力学性能">    5.5 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料时效后力学性能
    5.6 本章小结
第6章 高压凝固SiCp/Al-20Si复合材料热膨胀与热导率
    6.1 引言
p/Al-20Si复合材料热膨胀行为">    6.2 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料热膨胀行为
        6.2.1 凝固压力对SiCp/Al-20Si复合材料热膨胀行为的影响
        6.2.2 SiC添加对SiCp/Al-20Si复合材料热膨胀行为的影响
p/Al-20Si复合材料时效后热膨胀行为">    6.3 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料时效后热膨胀行为
p/Al-20Si复合材料热膨胀系数理论计算">    6.4 SiC_p/Al-20Si复合材料热膨胀系数理论计算
        6.4.1 Al-20Si基体合金热膨胀系数理论计算
        6.4.2 SiCp/Al-20Si复合材料热膨胀系数理论计算
p/Al-20Si复合材料热导率">    6.5 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料热导率
        6.5.1 高压凝固Al-20Si基体合金的热导率
        6.5.2 高压凝固SiCp/Al-20Si复合材料的热导率
p/Al-20Si复合材料时效后热导率研究">    6.6 高压凝固SiC_p/Al-20Si复合材料时效后热导率研究
p/Al-20Si复合材料热导率理论模型计算">    6.7 SiC_p/Al-20Si复合材料热导率理论模型计算
        6.7.1 Al-20Si基体合金的热导率理论计算
        6.7.2 SiCp/Al-20Si复合材料的热导率理论计算
p/Al-20Si复合材料热性能比较">    6.8 不同方法制备SiC_p/Al-20Si复合材料热性能比较
        6.8.1 Al-20Si基体合金热性能比较
        6.8.2 SiCp/Al-20Si复合材料热性能比较
    6.9 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3031312