Al/TiC层状复合材料的强韧性与断裂行为
发布时间：2021-05-16 09:26
天然贝壳是由纳米级尺度的软硬相片层交替堆积而成,这一特定的结构使其在韧性方面比同组分的均匀材料提高了几个数量级。受天然贝壳软硬相片层结构的启发,本论文采用冷冻铸造法,制备出层状结构的TiC陶瓷坯体,通过对浆料浓度的调节实现了对陶瓷坯体片层厚度和孔隙率的控制。然后采用压力浸渗技术将熔融态Al及Al合金渗入到TiC陶瓷坯体中,制备出软硬相片层交替排列的Al/TiC及Al合金（6061Al、ZL107）/TiC层状复合材料。最终制备出的Al/TiC层状复合材料既具有优秀的韧性,也具有良好的强度,达到了仿高强韧性生物材料的目的。其中,本文主要研究结果如下:（1）随TiC含量从15vol.%、25vol.%增加到35vol.%,陶瓷片层逐渐变厚,坯体抗压强度提高。同时,发现陶瓷片层的一侧存在连接相邻片层的陶瓷桥连,这有利于控制金属与陶瓷片层间的剪切力,提高金属与陶瓷片层间的摩擦阻力,进而提高坯体强度。（2）随陶瓷体积分数提高,Al/TiC层状复合材料的抗弯强度（355?500MPa）、线弹性断裂韧性KIC(13.6?15.8MPa·m1/2)、抗拉强度（160?304MPa...
【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】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 冷冻铸造法原理和进展
1.2.1 冷冻铸造法简介
1.2.2 冷冻铸造的原理
1.2.3 冷冻铸造法的加工过程
1.3 金属基层状复合材料的制备工艺及研究进展
1.3.1 金属基层状复合材料简介
1.3.2 金属基层状复合材料的制备工艺
1.3.3 金属基层状复合材料的研究进展
1.4 金属基层状复合材料的断裂行为
1.4.1 金属基层状复合材料的增韧
1.4.2 金属基层状复合材料的增韧机制
1.4.3 金属基层状复合材料断裂行为的研究
1.5 研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验原料
2.2 实验装置
2.3 复合材料制备方法
2.3.1 Al/TiC层状复合材料
2.3.2 颗粒均匀分布的Al-TiC复合材料
2.4 复合材料的表征
2.4.1 复合材料密度
2.4.2 微观结构及物相
2.4.3 弹性模量
2.4.4 抗弯强度
2.4.5 断裂韧性K_(IC)与K_(JC)
2.4.6 断裂功
2.4.7 抗拉强度
第3章 Al/TiC层状复合材料微观结构与断裂行为
3.1 引言
3.2 TiC坯体和Al/TiC层状复合材料微观结构
3.2.1 TiC坯体的微观结构
3.2.2 Al/TiC层状复合材料的微观结构
3.3 Al/TiC层状复合材料的力学性能
3.3.1 抗弯强度和断裂韧性
3.3.2 抗拉强度
3.4 Al/TiC层状复合材料断口形貌
3.4.1 抗弯测试断口形貌
3.4.2 抗拉测试断口形貌
3.5 Al/TiC层状复合材料的断裂行为
3.5.1 原位拉伸观察
3.5.2 断裂行为差异
3.5.3 抗弯截断实验
3.5.4 增韧机制
3.6 粉末冶金法制备颗粒弥散增强Al?TiC复合材料
3.6.1 微观结构
3.6.2 力学性能
3.6.3 抗弯测试断口形貌
3.6.4 层状复合材料与均匀复合材料断裂行为对比
3.7 本章小结
第4章 Al合金/TiC层状复合材料微观结构与力学性能
4.1 引言
4.2 6061Al/TiC层状复合材料微观结构与力学性能
4.2.1 微观结构
4.2.2 力学性能
4.2.3 断口形貌
4.2.4 与Al/TiC层状复合材料断裂行为对比
4.3 ZL107/TiC层状复合材料力学性能与微观结构
4.3.1 力学性能
4.3.2 微观结构
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及在攻读硕士期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of High-Strength Al–Mg–Si/Al2O3 Composites with Lamellar Structures Using Freeze Casting and Pressureless Infiltration Techniques[J]. Ping Shen,Juwei Xi,Yujie Fu,Alateng Shaga,Chang Sun,Qichuan Jiang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[2]Si对TiC在铝熔体中稳定性的影响（英文）[J]. 丁海民,刘相法. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(07)
[3]挤压态SiCW/Al复合材料弹性模量的超声波研究[J]. 姜传海,吴建生,王德尊. 无损检测. 2002(03)
[4]JR曲线测试方法[J]. 官忠信,刘亮,杨南生. 固体力学学报. 1988(02)
本文编号：3189440
【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】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 冷冻铸造法原理和进展
1.2.1 冷冻铸造法简介
1.2.2 冷冻铸造的原理
1.2.3 冷冻铸造法的加工过程
1.3 金属基层状复合材料的制备工艺及研究进展
1.3.1 金属基层状复合材料简介
1.3.2 金属基层状复合材料的制备工艺
1.3.3 金属基层状复合材料的研究进展
1.4 金属基层状复合材料的断裂行为
1.4.1 金属基层状复合材料的增韧
1.4.2 金属基层状复合材料的增韧机制
1.4.3 金属基层状复合材料断裂行为的研究
1.5 研究内容
第2章 实验方法
2.1 实验原料
2.2 实验装置
2.3 复合材料制备方法
2.3.1 Al/TiC层状复合材料
2.3.2 颗粒均匀分布的Al-TiC复合材料
2.4 复合材料的表征
2.4.1 复合材料密度
2.4.2 微观结构及物相
2.4.3 弹性模量
2.4.4 抗弯强度
2.4.5 断裂韧性K_(IC)与K_(JC)
2.4.6 断裂功
2.4.7 抗拉强度
第3章 Al/TiC层状复合材料微观结构与断裂行为
3.1 引言
3.2 TiC坯体和Al/TiC层状复合材料微观结构
3.2.1 TiC坯体的微观结构
3.2.2 Al/TiC层状复合材料的微观结构
3.3 Al/TiC层状复合材料的力学性能
3.3.1 抗弯强度和断裂韧性
3.3.2 抗拉强度
3.4 Al/TiC层状复合材料断口形貌
3.4.1 抗弯测试断口形貌
3.4.2 抗拉测试断口形貌
3.5 Al/TiC层状复合材料的断裂行为
3.5.1 原位拉伸观察
3.5.2 断裂行为差异
3.5.3 抗弯截断实验
3.5.4 增韧机制
3.6 粉末冶金法制备颗粒弥散增强Al?TiC复合材料
3.6.1 微观结构
3.6.2 力学性能
3.6.3 抗弯测试断口形貌
3.6.4 层状复合材料与均匀复合材料断裂行为对比
3.7 本章小结
第4章 Al合金/TiC层状复合材料微观结构与力学性能
4.1 引言
4.2 6061Al/TiC层状复合材料微观结构与力学性能
4.2.1 微观结构
4.2.2 力学性能
4.2.3 断口形貌
4.2.4 与Al/TiC层状复合材料断裂行为对比
4.3 ZL107/TiC层状复合材料力学性能与微观结构
4.3.1 力学性能
4.3.2 微观结构
4.4 本章小结
第5章 结论
参考文献
作者简介及在攻读硕士期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Preparation of High-Strength Al–Mg–Si/Al2O3 Composites with Lamellar Structures Using Freeze Casting and Pressureless Infiltration Techniques[J]. Ping Shen,Juwei Xi,Yujie Fu,Alateng Shaga,Chang Sun,Qichuan Jiang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[2]Si对TiC在铝熔体中稳定性的影响（英文）[J]. 丁海民,刘相法. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(07)
[3]挤压态SiCW/Al复合材料弹性模量的超声波研究[J]. 姜传海,吴建生,王德尊. 无损检测. 2002(03)
[4]JR曲线测试方法[J]. 官忠信,刘亮,杨南生. 固体力学学报. 1988(02)
本文编号：3189440
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3189440.html
