三维网络结构SiC/Fe基复合材料的制备工艺和性能研究
发布时间：2021-02-13 20:44
本文首先采用有机泡沫浸渍法制备三维网络结构碳化硅陶瓷预制体,通过真空浸渗的方法对预制体进行二次挂浆处理,并通过改变二次挂浆浆料的成分以及优化预制体表层结构提升预制体的力学性能。在此基础上,以不同力学性能的三维网络结陶瓷构预制体为增强材料,灰铸铁TH300为基体材料,通过普通铸造工艺制备出不同性能的三维网络结构SiC/Fe基复合材料。通过并对预制体的抗压强度、内部结构以及复合材料的界面结合情况、内部结构、抗压强度以及耐磨性能进行分析,获得合理的实验方法和成分配比制备三维网络结构SiC/Fe基复合材料。通过用氧化铝浆料（固相含量77.0 wt%）在真空度为0.095 Mpa的条件下对预制体进行二次挂浆处理,预制体筋骨裂痕以及内部的三角孔洞被完全填充,预制体的抗压强度从0.3 Mpa提高到0.78 Mpa,并且在氧化铝浆料中添加适量的稀土氧化物（氧化钇与氧化铈）,预制体的抗压强度提高到0.95 Mpa,此外通过高温高压渗硅的方法对预制体进行表面处理,其抗压强度达到0.83 Mpa,但由于工艺的缺陷,三角孔洞并未被完全填充。制备的三维网络结构SiC/Fe基复合材料中,陶瓷预制体与金属基体之间界...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料微观视图
三维网络结构SiC陶瓷显微结构
武汉科技大学硕士学位论文6图 1.1 ZTA 陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料微观视图1.3.2 三维网络结构陶瓷/金属基复合材料的研究现状随着科技的进步和对更高质量材料的要求，研究者在不断的开发新型的材料来满足更高的需求。在 1.3.1 节中主要介绍了陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备以及复合材料的性能，但是文献[38-39]中提到，大多数制备出的陶瓷颗粒增强金属基复合材料中陶瓷颗粒与金属基体呈现的是一种简单的机械结合，陶瓷颗粒被金属基体包裹，在摩擦磨损过程中金属基体被磨损一部分后，陶瓷颗粒凸显出来承载以后的载荷。此时陶瓷颗粒处于独立状态，在外力的作用下很容易发生脱落或者断裂，脱落的陶瓷颗粒沿着摩擦方向（外力方向）进入摩擦表面对后期的磨损影响很大。为解决此问题或者是研究更新型的材料，研究工作者开发出三维连续网络结构复合材料。所谓三维网络结构复合材料就是以不同的方式制备成三维网络结构的增强体，然后通过不同的铸渗工艺制备出三维网络结构陶瓷增强金属基复合材料。此种复合材料即使增强相与金属基体呈机械结合，由于其特殊的三维结构也能保持较高的力学性能。复合材料中陶瓷材料的性能对复合材料的综合性能有较大的影响，制备出高强度力学性能的三维网络结构陶瓷是关键的一步，为此众多学者使用不同的方法来制备以及提高其力学性能。Zhu X, Jiang D 等[40]以 SiC 为陶瓷材料制备三维网络结构陶瓷。为提高成品的力学性能，挂浆前对 SiC 浆料进行真空负压处理，其目的是消除浆料中的气泡，提高成品的致密度。其对比图如图 1.2 所示。根据其实验结果可知，SiC 浆料经过真空负压处理后三维网络结构 SiC 陶瓷的抗折从 2.34 Mpa 提高到 3.18 MPa。首尔大学的 In-Kook Jun 等人[41]以高温能够分解的 C 为初始涂层，反复涂覆
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米SiC颗粒增强Ti-6Al-4V基复合材料的制备和力学性能（英文）[J]. G.SIVAKUMAR,V.ANANTHI,S.RAMANATHAN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(01)
[2]用于CRH3的SiC/6061铝合金共连续复合材料制动盘在紧急制动过程中考虑气流冷却情况下的热分析（英文）[J]. 姜澜,姜艳丽,喻亮,苏楠,丁友东. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(11)
[3]陶瓷颗粒增强铁基表面复合材料的研究现状与最新进展[J]. 高义民. 铸造. 2012(09)
[4]颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能[J]. 郑开宏,赵散梅,王娟,陈亮,李林. 铸造. 2012(02)
[5]SiC增韧Al2O3陶瓷的研究现状[J]. 孙亚南,王厚山,卢立娟. 中国非金属矿工业导刊. 2009(04)
[6]网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损性能及磨损模型研究[J]. 尧军平,杨林强. 铸造技术. 2008(08)
[7]三维网络结构增强金属基复合材料的抗压强度模型[J]. 王守仁,耿浩然,王英姿,惠林海. 复合材料学报. 2006(05)
[8]金属基复合材料的发展与应用[J]. 宋伟. 铸造设备研究. 2004(05)
[9]金属有机物化学气相沉积法沉积镍膜的影响因素[J]. 刘世良,赵立峰,彭冬生,谢长生. 材料保护. 2004(06)
[10]三维网络陶瓷增强铝基复合材料的干摩擦磨损性能[J]. 尧军平,王薇薇,杨滨. 中国有色金属学报. 2004(05)
博士论文
[1]连续网络Cr3C2-Cu复合材料的制备和性能研究[D]. 张雷.北京科技大学 2015
[2]有机泡沫浸渍法（PSD）及发泡凝胶法（FGC）制备SiC基泡沫陶瓷过滤材料的研究[D]. 冀树军.中南大学 2013
硕士论文
[1]三维网络结构Al2O3/Cu复合材料的制备和性能研究[D]. 翁艳薇.长安大学 2016
[2]泡沫铝基复合材料制备工艺及压缩性能研究[D]. 王福运.大连理工大学 2013
[3]陶瓷颗粒增强高铬铸铁基表层复合材料的制备与磨损性能研究[D]. 赵散梅.中南大学 2012
[4]网络氧化铝陶瓷/铁基合金复合材料的制备[D]. 韩孟岩.华南理工大学 2011
[5]SiC/Fe-Al金属间化合物界面固相反应的研究[D]. 曹菊芳.合肥工业大学 2008
[6]铸渗法制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料的研究[D]. 邢志国.西安理工大学 2006
本文编号：3032554
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ZTA陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料微观视图
三维网络结构SiC陶瓷显微结构
武汉科技大学硕士学位论文6图 1.1 ZTA 陶瓷颗粒增强高铬铸铁基复合材料微观视图1.3.2 三维网络结构陶瓷/金属基复合材料的研究现状随着科技的进步和对更高质量材料的要求，研究者在不断的开发新型的材料来满足更高的需求。在 1.3.1 节中主要介绍了陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备以及复合材料的性能，但是文献[38-39]中提到，大多数制备出的陶瓷颗粒增强金属基复合材料中陶瓷颗粒与金属基体呈现的是一种简单的机械结合，陶瓷颗粒被金属基体包裹，在摩擦磨损过程中金属基体被磨损一部分后，陶瓷颗粒凸显出来承载以后的载荷。此时陶瓷颗粒处于独立状态，在外力的作用下很容易发生脱落或者断裂，脱落的陶瓷颗粒沿着摩擦方向（外力方向）进入摩擦表面对后期的磨损影响很大。为解决此问题或者是研究更新型的材料，研究工作者开发出三维连续网络结构复合材料。所谓三维网络结构复合材料就是以不同的方式制备成三维网络结构的增强体，然后通过不同的铸渗工艺制备出三维网络结构陶瓷增强金属基复合材料。此种复合材料即使增强相与金属基体呈机械结合，由于其特殊的三维结构也能保持较高的力学性能。复合材料中陶瓷材料的性能对复合材料的综合性能有较大的影响，制备出高强度力学性能的三维网络结构陶瓷是关键的一步，为此众多学者使用不同的方法来制备以及提高其力学性能。Zhu X, Jiang D 等[40]以 SiC 为陶瓷材料制备三维网络结构陶瓷。为提高成品的力学性能，挂浆前对 SiC 浆料进行真空负压处理，其目的是消除浆料中的气泡，提高成品的致密度。其对比图如图 1.2 所示。根据其实验结果可知，SiC 浆料经过真空负压处理后三维网络结构 SiC 陶瓷的抗折从 2.34 Mpa 提高到 3.18 MPa。首尔大学的 In-Kook Jun 等人[41]以高温能够分解的 C 为初始涂层，反复涂覆
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米SiC颗粒增强Ti-6Al-4V基复合材料的制备和力学性能（英文）[J]. G.SIVAKUMAR,V.ANANTHI,S.RAMANATHAN. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(01)
[2]用于CRH3的SiC/6061铝合金共连续复合材料制动盘在紧急制动过程中考虑气流冷却情况下的热分析（英文）[J]. 姜澜,姜艳丽,喻亮,苏楠,丁友东. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(11)
[3]陶瓷颗粒增强铁基表面复合材料的研究现状与最新进展[J]. 高义民. 铸造. 2012(09)
[4]颗粒增强高铬铸铁基复合材料的制备、组织与性能[J]. 郑开宏,赵散梅,王娟,陈亮,李林. 铸造. 2012(02)
[5]SiC增韧Al2O3陶瓷的研究现状[J]. 孙亚南,王厚山,卢立娟. 中国非金属矿工业导刊. 2009(04)
[6]网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损性能及磨损模型研究[J]. 尧军平,杨林强. 铸造技术. 2008(08)
[7]三维网络结构增强金属基复合材料的抗压强度模型[J]. 王守仁,耿浩然,王英姿,惠林海. 复合材料学报. 2006(05)
[8]金属基复合材料的发展与应用[J]. 宋伟. 铸造设备研究. 2004(05)
[9]金属有机物化学气相沉积法沉积镍膜的影响因素[J]. 刘世良,赵立峰,彭冬生,谢长生. 材料保护. 2004(06)
[10]三维网络陶瓷增强铝基复合材料的干摩擦磨损性能[J]. 尧军平,王薇薇,杨滨. 中国有色金属学报. 2004(05)
博士论文
[1]连续网络Cr3C2-Cu复合材料的制备和性能研究[D]. 张雷.北京科技大学 2015
[2]有机泡沫浸渍法（PSD）及发泡凝胶法（FGC）制备SiC基泡沫陶瓷过滤材料的研究[D]. 冀树军.中南大学 2013
硕士论文
[1]三维网络结构Al2O3/Cu复合材料的制备和性能研究[D]. 翁艳薇.长安大学 2016
[2]泡沫铝基复合材料制备工艺及压缩性能研究[D]. 王福运.大连理工大学 2013
[3]陶瓷颗粒增强高铬铸铁基表层复合材料的制备与磨损性能研究[D]. 赵散梅.中南大学 2012
[4]网络氧化铝陶瓷/铁基合金复合材料的制备[D]. 韩孟岩.华南理工大学 2011
[5]SiC/Fe-Al金属间化合物界面固相反应的研究[D]. 曹菊芳.合肥工业大学 2008
[6]铸渗法制备SiC颗粒增强钢基表面复合材料的研究[D]. 邢志国.西安理工大学 2006
本文编号：3032554
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