Al/Al合金-SiC/SiC ox 界面反应与结构演变
发布时间：2021-02-17 12:51
在陶瓷增强金属基复合材料中,陶瓷与金属基体是通过界面连接起来的,且界面也是载荷传递的媒介,界面结合的特性对于复合材料的综合性能有着极其重要的作用,良好的界面结合有利于复合材料基体的强化、载荷传递,阻止裂纹沿着界面萌生及扩展等。但是在SiC/Al基复合材料的界面处,高温条件下的Al与SiC很容易发生界面反应形成脆性相Al4C3,而过多的Al4C3出现在Al-SiC的界面处会降低复合材料的强度、弹性模量和抗腐蚀性等性能。因此,对于制备过程中Al与SiC基体间的界面反应必须加以控制,以期待获得良好的界面结合,最终有利于复合材料力学性能、物理性能的提高和强化。本论文以高温下熔融Al与SiC之间发生的界面反应为研究对象,以控制Al/SiC界面反应、抑制有害脆性相Al4C3形成为目标,采用浸渍法,研究了在不同反应条件下纯铝及添加合金元素后的Al/SiC界面反应情况、在不同预氧化条件下Al/SiCox界面反应情况。揭示出反应温度、反应时间、Si、M...
【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】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题意义
1.2 Al/SiC界面反应过程及机制
1.2.1 Al/SiC界面反应产物及反应过程
1.2.2 Al/SiC界面结合机制
1.2.3 界面性质对复合材料性能的影响
1.3 改善Al/SiC界面反应及优化界面结合的措施
1.3.1 添加合金元素改善Al/SiC界面反应
1.3.1.1 添加Si元素对Al/SiC界面反应的影响
1.3.1.2 添加Mg元素对Al/SiC界面反应的影响
1.3.1.3 其它合金元素的添加对Al/SiC界面反应的影响
1.3.2 SiC表面预氧化改善Al/SiC界面反应的研究
1.3.2.1 SiC陶瓷颗粒预氧化反应及其氧化膜厚度计算
1.3.2.2 SiC表面预氧化对SiC/Al界面反应的影响
1.3.3 SiC表面涂覆对Al/SiC界面反应的影响
1.3.4 铝基复合材料制备工艺选择和工艺参数改进对Al/SiC界面反应的影响
1.3.4.1 铝基复合材料制备工艺选择
1.3.4.2 铝基复合材料制备工艺参数改进
1.4 SiC/Al界面反应和界面结合对铝基复合材料性能的影响研究
1.5 本文研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验原材料
2.1.1 金属材料
2.1.2 陶瓷材料
2.2 实验方法和设备
2.2.1 浸渍实验方法
2.2.2 氧化处理工艺
2.3 样品物相与组织结构表征
2.3.1 微观组织分析
2.3.2 X射线物相分析
第3章 合金元素对Al/SiC界面反应与结构演变的影响规律
3.1 引言
3.2 纯Al-SiC体系间的界面反应
3.2.1 反应温度对于Al/SiC界面反应的影响
3.2.2 反应时间对于界面反应的影响
3.2.3 分析与讨论
3.3 Si元素的添加对Al/SiC界面反应的影响
3.3.1 Al-7Si合金与SiC之间的界面反应
3.3.2 Al-9Si合金与SiC之间的界面反应
3.3.3 Al-12Si与SiC之间的界面反应
3.3.4 分析和讨论
3.4 Cu元素的添加对Al/SiC界面反应的影响
3.5 Mg元素的添加对于Al/SiC的影响
3.6 Al2014合金与SiC之间的界面反应
3.7 分析和讨论
3.8 本章小结
第4章 SiC预氧化对Al/SiCox界面反应与结构演变的影响规律及作用机制
4.1 引言
4.2 SiC的氧化行为
4.2.1 碳化硅表面氧化膜厚度的计算
4.2.2 碳化硅表面氧化膜厚度随氧化时间与温度的变化规律
ox之间的界面反应"> 4.3 Al与预氧化后的SiCox之间的界面反应
ox之间界面反应随氧化温度的变化规律"> 4.3.1 Al-SiCox之间界面反应随氧化温度的变化规律
ox之间界面反应随氧化时间的变化规律"> 4.3.2 Al-SiCox之间界面反应随氧化时间的变化规律
4.3.3 预氧化后的SiC与Al之间的反应机制
ox之间的界面反应"> 4.4 Al2014与预氧化后的SiCox之间的界面反应
ox之间界面反应随氧化时间的变化"> 4.4.1 Al2014-SiCox之间界面反应随氧化时间的变化
4.4.2 预氧化后的SiC与Al2014之间的反应机制
4.5 分析和讨论
4.6 本章小结
第五章 结论
参考文献
作者简介及在攻读硕士期间参与的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC颗粒的氧化行为研究[J]. 李敏,王爱琴,谢敬佩,孙亚丽. 粉末冶金工业. 2016(01)
[2]SiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究[J]. 杨雅静,李付国,袁战伟. 锻压装备与制造技术. 2012(06)
[3]SiCp氧化处理对SiCp/Al复合材料润湿性和界面结合的影响[J]. 王传廷,马立群,尹明勇,刘真云,丁毅,张华,陈育贵. 特种铸造及有色合金. 2010(11)
[4]SiC高温氧化的研究[J]. 霍玉柱,商庆杰,潘宏菽. 半导体技术. 2010(10)
[5]SiC颗粒的高温氧化动力学[J]. 李玉海,黄晓莹,王承志,李颖. 材料研究学报. 2009(06)
[6]真空变压力浸渗法制备高体积分数SiCp/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]石墨/铜基复合材料真空液相浸渗过程动力学研究[J]. 胡锐,李金山,毕晓勤,朱冠勇,傅恒志. 西北工业大学学报. 2004(03)
[8]SiCp/Al复合材料界面反应研究现状[J]. 王文明,潘复生,孙旭炜,曾苏民,Lu Yun. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(03)
[9]SiC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控制[J]. 郭建,沈宁福. 材料科学与工程. 2002(04)
[10]硅基陶瓷材料高温氧化理论的回顾[J]. 林仕伟,司文捷,彭志坚,苗赫濯. 材料科学与工程. 2002(02)
博士论文
[1]Mg-Al合金熔体在三种常用增强体陶瓷基板上的润湿[D]. 时来鑫.吉林大学 2013
[2]合金元素及增强体表面状况对SiCp/Al复合材料界面的影响及其交互作用[D]. 郭建.郑州大学 2003
硕士论文
[1]Al及其合金与多晶α-SiC陶瓷的润湿及界面结构[D]. 丛晓霜.吉林大学 2014
[2]SiC/Al复合材料界面反应与粘着功理论预测研究[D]. 房鑫.上海交通大学 2013
[3]无压浸渗法制备SiC/Al电子封装材料[D]. 何青山.山东大学 2012
[4]复合铸造法制备SiC/6066Al复合材料技术研究[D]. 胡丞.西安科技大学 2011
[5]用于复合材料的SiC颗粒表面改性研究[D]. 黄晓莹.沈阳理工大学 2009
[6]无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料的研究[D]. 钱凤.南京理工大学 2008
[7]SiC颗粒表面处理及制备工艺对SiCp/6066Al复合材料组织和性能的影响[D]. 孙旭炜.西南大学 2006
本文编号：3038011
【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】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题意义
1.2 Al/SiC界面反应过程及机制
1.2.1 Al/SiC界面反应产物及反应过程
1.2.2 Al/SiC界面结合机制
1.2.3 界面性质对复合材料性能的影响
1.3 改善Al/SiC界面反应及优化界面结合的措施
1.3.1 添加合金元素改善Al/SiC界面反应
1.3.1.1 添加Si元素对Al/SiC界面反应的影响
1.3.1.2 添加Mg元素对Al/SiC界面反应的影响
1.3.1.3 其它合金元素的添加对Al/SiC界面反应的影响
1.3.2 SiC表面预氧化改善Al/SiC界面反应的研究
1.3.2.1 SiC陶瓷颗粒预氧化反应及其氧化膜厚度计算
1.3.2.2 SiC表面预氧化对SiC/Al界面反应的影响
1.3.3 SiC表面涂覆对Al/SiC界面反应的影响
1.3.4 铝基复合材料制备工艺选择和工艺参数改进对Al/SiC界面反应的影响
1.3.4.1 铝基复合材料制备工艺选择
1.3.4.2 铝基复合材料制备工艺参数改进
1.4 SiC/Al界面反应和界面结合对铝基复合材料性能的影响研究
1.5 本文研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验原材料
2.1.1 金属材料
2.1.2 陶瓷材料
2.2 实验方法和设备
2.2.1 浸渍实验方法
2.2.2 氧化处理工艺
2.3 样品物相与组织结构表征
2.3.1 微观组织分析
2.3.2 X射线物相分析
第3章 合金元素对Al/SiC界面反应与结构演变的影响规律
3.1 引言
3.2 纯Al-SiC体系间的界面反应
3.2.1 反应温度对于Al/SiC界面反应的影响
3.2.2 反应时间对于界面反应的影响
3.2.3 分析与讨论
3.3 Si元素的添加对Al/SiC界面反应的影响
3.3.1 Al-7Si合金与SiC之间的界面反应
3.3.2 Al-9Si合金与SiC之间的界面反应
3.3.3 Al-12Si与SiC之间的界面反应
3.3.4 分析和讨论
3.4 Cu元素的添加对Al/SiC界面反应的影响
3.5 Mg元素的添加对于Al/SiC的影响
3.6 Al2014合金与SiC之间的界面反应
3.7 分析和讨论
3.8 本章小结
第4章 SiC预氧化对Al/SiCox界面反应与结构演变的影响规律及作用机制
4.1 引言
4.2 SiC的氧化行为
4.2.1 碳化硅表面氧化膜厚度的计算
4.2.2 碳化硅表面氧化膜厚度随氧化时间与温度的变化规律
ox之间的界面反应"> 4.3 Al与预氧化后的SiCox之间的界面反应
ox之间界面反应随氧化温度的变化规律"> 4.3.1 Al-SiCox之间界面反应随氧化温度的变化规律
ox之间界面反应随氧化时间的变化规律"> 4.3.2 Al-SiCox之间界面反应随氧化时间的变化规律
4.3.3 预氧化后的SiC与Al之间的反应机制
ox之间的界面反应"> 4.4 Al2014与预氧化后的SiCox之间的界面反应
ox之间界面反应随氧化时间的变化"> 4.4.1 Al2014-SiCox之间界面反应随氧化时间的变化
4.4.2 预氧化后的SiC与Al2014之间的反应机制
4.5 分析和讨论
4.6 本章小结
第五章 结论
参考文献
作者简介及在攻读硕士期间参与的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC颗粒的氧化行为研究[J]. 李敏,王爱琴,谢敬佩,孙亚丽. 粉末冶金工业. 2016(01)
[2]SiC颗粒增强Al基复合材料及其性能研究[J]. 杨雅静,李付国,袁战伟. 锻压装备与制造技术. 2012(06)
[3]SiCp氧化处理对SiCp/Al复合材料润湿性和界面结合的影响[J]. 王传廷,马立群,尹明勇,刘真云,丁毅,张华,陈育贵. 特种铸造及有色合金. 2010(11)
[4]SiC高温氧化的研究[J]. 霍玉柱,商庆杰,潘宏菽. 半导体技术. 2010(10)
[5]SiC颗粒的高温氧化动力学[J]. 李玉海,黄晓莹,王承志,李颖. 材料研究学报. 2009(06)
[6]真空变压力浸渗法制备高体积分数SiCp/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]石墨/铜基复合材料真空液相浸渗过程动力学研究[J]. 胡锐,李金山,毕晓勤,朱冠勇,傅恒志. 西北工业大学学报. 2004(03)
[8]SiCp/Al复合材料界面反应研究现状[J]. 王文明,潘复生,孙旭炜,曾苏民,Lu Yun. 重庆大学学报(自然科学版). 2004(03)
[9]SiC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控制[J]. 郭建,沈宁福. 材料科学与工程. 2002(04)
[10]硅基陶瓷材料高温氧化理论的回顾[J]. 林仕伟,司文捷,彭志坚,苗赫濯. 材料科学与工程. 2002(02)
博士论文
[1]Mg-Al合金熔体在三种常用增强体陶瓷基板上的润湿[D]. 时来鑫.吉林大学 2013
[2]合金元素及增强体表面状况对SiCp/Al复合材料界面的影响及其交互作用[D]. 郭建.郑州大学 2003
硕士论文
[1]Al及其合金与多晶α-SiC陶瓷的润湿及界面结构[D]. 丛晓霜.吉林大学 2014
[2]SiC/Al复合材料界面反应与粘着功理论预测研究[D]. 房鑫.上海交通大学 2013
[3]无压浸渗法制备SiC/Al电子封装材料[D]. 何青山.山东大学 2012
[4]复合铸造法制备SiC/6066Al复合材料技术研究[D]. 胡丞.西安科技大学 2011
[5]用于复合材料的SiC颗粒表面改性研究[D]. 黄晓莹.沈阳理工大学 2009
[6]无压浸渗法制备SiCp/Al复合材料的研究[D]. 钱凤.南京理工大学 2008
[7]SiC颗粒表面处理及制备工艺对SiCp/6066Al复合材料组织和性能的影响[D]. 孙旭炜.西南大学 2006
本文编号：3038011
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