Ti 3 AlC 2 /Cu纳米复合粉体及其块体材料的制备
发布时间：2021-04-27 10:19
为解决陶瓷增强颗粒尺寸大、与基体界面结合弱、组织缺陷多、以及增强颗粒添加工艺方面的诸多问题,以进一步提高陶瓷颗粒增强金属基复合材料（MMCs）的综合性能和可靠性,多年来已经尝试选择了多种陶瓷材料增强颗粒和各式各样的制备工艺,包括近年来对Ti3AlC2及其原位蜕变TiCx颗粒增强Cu、Ni等MAX相陶瓷增强MMCs的大量研究。为获得更小的亚微米或纳米级的、表面活性更高的、且易于添加的陶瓷增强颗粒,以突破多年来限制MMCs性能及可靠性提高的"瓶颈",本论文采用机械合金化高能球磨方法,以Cu粉为球磨介质,研究了 Ti3AlC2/Cu纳米级复合粉体的制备工艺及其影响因素,并以其为原料制备了 Cu基和Ni基复合材料,取得了以下主要研究结果:1.将Ti3AlC2直接进行高能球磨很难将颗粒度破碎到亚微米的水平,且球磨过程或出料过程很容易发生分解,甚至自燃。添加Cu粉,可高效地使Ti3AlC2颗粒细化,且可解决高能球磨过程中Ti3AlC2的分解和其纳米颗粒的保存问题。试验表明,在微米级Ti3AlC2粉末中添加适量的Cu粉,经过一定的球磨工艺过程,Ti3AlC2和Cu的一次颗粒度均可减小到10onm以下...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 金属基复合材料
1.1.1 陶瓷颗粒增强金属基复合材料
1.2 颗粒强化金属基复合材料的增强机理
1.2.1 载荷传递效应
1.2.2 Hall-Petch效应
1.2.3 Orowan增强机制
1.2.4 热膨胀系数和弹性模量失配增强机制
1.2.5 增强机制总结
1.3 机械合金化制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料
1.3.1 机械合金化
1.3.2 机械合金化制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料
1.4 MAX相/金属基复合材料
1.4.1 MAX相材料
1.4.2 MAX相颗粒增强金属基复合材料
1.4.3 MAX相/Cu基复合材料
1.4.4 MAX相/Al基复合材料
1.4.5 MAX相/Mg基复合材料
1.4.6 MAX相/TiAl合金复合材料
1.4.7 MAX相/NiTi合金复合材料
1.4.8 MAX相/Ag基复合材料
1.4.9 MAX相先驱体-金属基复合材料
1.5 本论文研究的目标及内容
1.5.1 选题依据
1.5.2 研究内容
2 实验方法
3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备及分析"> 2.1 Ti3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备及分析
2.1.1 复合粉体制备工艺
2.1.2 复合粉体的表征
3AlC2/Cu复合材料块体的制备与性能测试"> 2.2 Ti3AlC2/Cu复合材料块体的制备与性能测试
2.2.1 铜基复合材料的制备
2.2.2 铜基复合材料的表征
2.2.2.1 物相分析与计算
2.2.2.2 密度测试
2.2.2.3 电阻率测试
2.2.2.4 硬度测试
2.2.2.5 压缩性能测试
2.2.2.6 弯曲性能测试
3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究"> 2.3 Ti3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究
2.3.1 镍基复合材料的制备
2.3.2 镍基复合材料的表征
2.3.2.1 物相分析与计算
2.3.2.2 压缩试验
2.3.2.3 弯曲试验
3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备">3 Ti3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备
3AlC2原料粉体特性"> 3.1 Cu和Ti3AlC2原料粉体特性
3.2 球磨时间对制备复合粉体的影响
3.2.1 球磨粉体的物相组成
3.2.2 晶粒尺寸计算
3.2.3 微观形貌分析
3.3 球磨机制的探索
3.4 本章小结
3AlC2/Cu复合材料的制备及性能研究">4 高性能Ti3AlC2/Cu复合材料的制备及性能研究
4.1 复合材料块体的制备及其组成与结构
4.1.1 相组成分析
4.1.2 微观结构
4.1.3 致密化机制探索
4.2 复合材料的物理性能
4.2.1 密度
4.2.2 导电性能
4.3 复合材料的力学性能
4.3.1 硬度
4.3.2 压缩性能
4.3.3 弯曲性能
4.4 本章小结
3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究">5 Ti3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究
x增强镍基复合材料"> 5.1 原位形成TiCx增强镍基复合材料
5.1.1 材料制备
5.1.2 反应机理分析
5.1.3 微观形貌
5.1.4 硬度
5.1.5 压缩性能
3AlC2/Cu增强镍基复合材料"> 5.2 机械球磨Ti3AlC2/Cu增强镍基复合材料
5.2.1 材料制备
5.2.2 反应机理分析
5.2.3 微观形貌
5.2.4 硬度
5.2.5 压缩试验
5.2.6 弯曲强度
5.3 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni基复合材料的研究进展[J]. 吴昆,崔春娟,邹德宁,谢宸洋. 热加工工艺. 2013(18)
[2]A TiCx reinforced Fe（Al） matrix composite using in-situ reaction[J]. Xinhua Chen,Hongxiang Zhai,Wenjuan Wang,Shibo Li,Zhenying Huang. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(01)
[3]Review of metal matrix composites with high thermal conductivity for thermal management applications[J]. Xuan-hui QU,Lin ZHANG,Mao WU,Shu-bin REN State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, Beijing Key Laboratory for Powder Metallurgy and Particulate Materials, University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(03)
[4]Layered Machinable and Electrically Conductive Ti2AlC and Ti3AlC2 Ceramics:a Review[J]. X.H.Wang and Y.C.Zhou Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(05)
[5]Current Status in Layered Ternary Carbide Ti3SiC2,a Review[J]. H.B. Zhang, Y.W. Bao and Y.C. Zhou Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(01)
[6]Synthesis of Ti2AlC by hot pressing and its mechanical and electrical properties[J]. 王苹,梅炳初,洪小林,周卫兵. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(05)
[7]Copper-Ti3SiC2 composite powder prepared by electroless plating under ultrasonic environment[J]. ZHANG Zhongbao and XU Shaofan School of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China. Rare Metals. 2007(04)
[8]颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望[J]. 王基才,尤显卿,郑玉春,程娟文. 硬质合金. 2003(01)
[9]Ti2SnC颗粒增强铜基复合材料的力学性能[J]. 闫程科,周延春. 金属学报. 2003(01)
[10]颗粒增强金属基复合材料的研究进展[J]. 张淑英,孟繁琴,陈玉勇,李庆春. 材料导报. 1996(02)
本文编号：3163291
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 金属基复合材料
1.1.1 陶瓷颗粒增强金属基复合材料
1.2 颗粒强化金属基复合材料的增强机理
1.2.1 载荷传递效应
1.2.2 Hall-Petch效应
1.2.3 Orowan增强机制
1.2.4 热膨胀系数和弹性模量失配增强机制
1.2.5 增强机制总结
1.3 机械合金化制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料
1.3.1 机械合金化
1.3.2 机械合金化制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料
1.4 MAX相/金属基复合材料
1.4.1 MAX相材料
1.4.2 MAX相颗粒增强金属基复合材料
1.4.3 MAX相/Cu基复合材料
1.4.4 MAX相/Al基复合材料
1.4.5 MAX相/Mg基复合材料
1.4.6 MAX相/TiAl合金复合材料
1.4.7 MAX相/NiTi合金复合材料
1.4.8 MAX相/Ag基复合材料
1.4.9 MAX相先驱体-金属基复合材料
1.5 本论文研究的目标及内容
1.5.1 选题依据
1.5.2 研究内容
2 实验方法
3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备及分析"> 2.1 Ti3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备及分析
2.1.1 复合粉体制备工艺
2.1.2 复合粉体的表征
3AlC2/Cu复合材料块体的制备与性能测试"> 2.2 Ti3AlC2/Cu复合材料块体的制备与性能测试
2.2.1 铜基复合材料的制备
2.2.2 铜基复合材料的表征
2.2.2.1 物相分析与计算
2.2.2.2 密度测试
2.2.2.3 电阻率测试
2.2.2.4 硬度测试
2.2.2.5 压缩性能测试
2.2.2.6 弯曲性能测试
3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究"> 2.3 Ti3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究
2.3.1 镍基复合材料的制备
2.3.2 镍基复合材料的表征
2.3.2.1 物相分析与计算
2.3.2.2 压缩试验
2.3.2.3 弯曲试验
3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备">3 Ti3AlC2/Cu纳米复合粉体的制备
3AlC2原料粉体特性"> 3.1 Cu和Ti3AlC2原料粉体特性
3.2 球磨时间对制备复合粉体的影响
3.2.1 球磨粉体的物相组成
3.2.2 晶粒尺寸计算
3.2.3 微观形貌分析
3.3 球磨机制的探索
3.4 本章小结
3AlC2/Cu复合材料的制备及性能研究">4 高性能Ti3AlC2/Cu复合材料的制备及性能研究
4.1 复合材料块体的制备及其组成与结构
4.1.1 相组成分析
4.1.2 微观结构
4.1.3 致密化机制探索
4.2 复合材料的物理性能
4.2.1 密度
4.2.2 导电性能
4.3 复合材料的力学性能
4.3.1 硬度
4.3.2 压缩性能
4.3.3 弯曲性能
4.4 本章小结
3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究">5 Ti3AlC2先驱体制备TiCx增强镍基复合材料的研究
x增强镍基复合材料"> 5.1 原位形成TiCx增强镍基复合材料
5.1.1 材料制备
5.1.2 反应机理分析
5.1.3 微观形貌
5.1.4 硬度
5.1.5 压缩性能
3AlC2/Cu增强镍基复合材料"> 5.2 机械球磨Ti3AlC2/Cu增强镍基复合材料
5.2.1 材料制备
5.2.2 反应机理分析
5.2.3 微观形貌
5.2.4 硬度
5.2.5 压缩试验
5.2.6 弯曲强度
5.3 本章小结
6 结论
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ni基复合材料的研究进展[J]. 吴昆,崔春娟,邹德宁,谢宸洋. 热加工工艺. 2013(18)
[2]A TiCx reinforced Fe（Al） matrix composite using in-situ reaction[J]. Xinhua Chen,Hongxiang Zhai,Wenjuan Wang,Shibo Li,Zhenying Huang. Progress in Natural Science:Materials International. 2013(01)
[3]Review of metal matrix composites with high thermal conductivity for thermal management applications[J]. Xuan-hui QU,Lin ZHANG,Mao WU,Shu-bin REN State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, Beijing Key Laboratory for Powder Metallurgy and Particulate Materials, University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. Progress in Natural Science:Materials International. 2011(03)
[4]Layered Machinable and Electrically Conductive Ti2AlC and Ti3AlC2 Ceramics:a Review[J]. X.H.Wang and Y.C.Zhou Shenyang National Laboratory for Materials Science,Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences,Shenyang 110016,China. Journal of Materials Science & Technology. 2010(05)
[5]Current Status in Layered Ternary Carbide Ti3SiC2,a Review[J]. H.B. Zhang, Y.W. Bao and Y.C. Zhou Shenyang National Laboratory for Materials Science, Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China. Journal of Materials Science & Technology. 2009(01)
[6]Synthesis of Ti2AlC by hot pressing and its mechanical and electrical properties[J]. 王苹,梅炳初,洪小林,周卫兵. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2007(05)
[7]Copper-Ti3SiC2 composite powder prepared by electroless plating under ultrasonic environment[J]. ZHANG Zhongbao and XU Shaofan School of Materials Science and Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China. Rare Metals. 2007(04)
[8]颗粒增强金属基复合材料的研究现状及展望[J]. 王基才,尤显卿,郑玉春,程娟文. 硬质合金. 2003(01)
[9]Ti2SnC颗粒增强铜基复合材料的力学性能[J]. 闫程科,周延春. 金属学报. 2003(01)
[10]颗粒增强金属基复合材料的研究进展[J]. 张淑英,孟繁琴,陈玉勇,李庆春. 材料导报. 1996(02)
本文编号：3163291
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3163291.html
