搅拌摩擦加工CNTs/7075铝基复合材料热膨胀性能
发布时间：2021-11-03 19:29
采用搅拌摩擦加工法制备CNTs/7075铝基复合材料,测量并分析加工态、热处理态试样的热膨胀系数,并分别用ROM、Turner和Schapery模型进行理论计算。结果表明:搅拌摩擦加工后材料的晶粒细小,CNTs的添加能进一步细化晶粒。CNTs/7075复合材料的热膨胀系数低于退火态和搅拌摩擦加工后7075铝合金试样的,说明搅拌摩擦加工对材料晶粒的细化及CNTs的加入可以有效地约束基体材料的热膨胀,且随着CNTs含量的增加,复合材料的线膨胀系数呈减小趋势。后续热处理对CNTs/7075复合材料的热膨胀系数也有影响,退火和固溶时效处理均可以降低该复合材料的热膨胀系数。理论计算发现,Turner模型计算得到的热膨胀系数预测值最接近于实测值。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017,27(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铝合金母材显微组织
7075铝合金原始组织，图2所示为搅拌摩擦加工后7075铝合金试样(FSPed)和CNTs/7075铝基复合材料通过EBSD呈现的晶粒分布形态。由图1和图2对比中可知，7075铝合金在搅拌摩擦加工过程中由于受到搅拌头强烈的破碎作用，晶粒得到细化。对晶粒尺寸进行统计，结果表明FSPed试样和CNTs/7075试样的平均晶粒大小分别为2.5μm和1.2μm左右，且CNTs/7075复合材料中存在部分超细晶，晶粒尺寸在0.1~1μm之间。由此可见，CNTs的添加进一步细化了复合材料的晶粒。图17075铝合金母材显微组织Fig.1Microstructureof7075aluminiumalloy图2CNTs/7075铝基复合材料EBSD晶粒分布图Fig.2DistributiondiagramsofCNTs/7075compositebyEBSD:(a)7075-FSPed;(b)5%CNTs/7075composite
第27卷第2期刘奋成，等：搅拌摩擦加工CNTs/7075铝基复合材料热膨胀性能253图3所示为FSPed试样和CNTs/7075铝基复合材料的SEM像。由图3(a)中可以看出，7075铝合金经搅拌摩擦加工后细化的晶界处出现二次相颗粒，图3(b)由于晶粒过于细小，晶界处二次相难以观察，但整个图中存在大量的二次相颗粒。由图3(a)中还可以看到母材中大颗粒难溶二次相在FSP过程中被搅碎分散在基体中，在热处理过程中搅碎的二次相更易回溶形成更充足的过饱和固溶体，在时效过程中完全析出对基体起进一步强化作用。图3加工态试样的SEM像Fig.3SEMimagesofas-producedsamples:(a)7075-FSPed;(b)CNTs/7075composite2.2CNTs/7075复合材料线膨胀性能图4所示为退火态7075铝合金、搅拌摩擦加工后7075试样以及不同体积分数CNTs增强铝基复合材料的热膨胀系数随着温度的变化曲线。由图4中可看出，各试样的热膨胀系数都随着温度的升高而变大，但搅拌摩擦加工后的7075试样和CNTs/7075铝基复合材料的热膨胀系数明显低于退火态7075铝合金基材的热膨胀系数，同时随着CNTs含量的增加，复合材料的线膨胀系数呈现减小趋势，这说明搅拌摩擦加工和增强相CNTs的添加均能够有效地降低材料的热膨胀性能。热膨胀是固体材料受热后晶格点阵的非简谐振动加剧而引起的容积膨胀。对复合材料而言，材料的热图47075-O、7075-FSPed和CNTs/7075的热膨胀系数随温度变化曲线Fig.4Variationofthermalexpansioncoefficientof7075-O，7075-FSPedandCNTs/7075compositesampleswiththetemperature膨胀系数(CTE)是由基体的热膨胀系数、增强相的热膨胀系数以及增强体通过基体与增强体界面对基体的制约程度决定的[11]。随着温度升高，一方面，铝合金的热膨胀系数随着温度的升高而增大，另一方?
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的界面微观结构[J]. 林毛古,徐卫平,柯黎明,刘强. 中国有色金属学报. 2015(01)
[2]Effect of Carbon Nanotube Orientation on Mechanical Properties and Thermal Expansion Coefficient of Carbon Nanotube-Reinforced Aluminum Matrix Composites[J]. Z.Y.Liu,B.L.Xiao,W.G.Wang,Z.Y.Ma. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[3]搅拌摩擦加工MWCNTs/AZ80复合材料热膨胀性能研究[J]. 刘奋成,刘强,简晓光,柯黎明. 热加工工艺. 2013(18)
[4]Cf/Mg复合材料热膨胀系数及其计算[J]. 宋美慧,武高辉,王宁,张贵一. 稀有金属材料与工程. 2009(06)
[5]热处理对高体积分数SiCp/Cu热膨胀性能的影响[J]. 陈国钦,修子扬,朱德智,张强,武高辉. 材料热处理学报. 2009(02)
[6]SiCp/Cu复合材料热膨胀性能研究[J]. 朱德智,李凤珍,陈国钦,张强,武高辉. 哈尔滨理工大学学报. 2005(02)
博士论文
[1]电子封装用SiCp/Cu复合材料的微观组织与性能研究[D]. 王常春.山东大学 2007
硕士论文
[1]碳纳米管增强铝基复合材料挤压线材的性能研究[D]. 熊其平.南昌航空大学 2014
本文编号：3474220
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017,27(02)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
铝合金母材显微组织
7075铝合金原始组织，图2所示为搅拌摩擦加工后7075铝合金试样(FSPed)和CNTs/7075铝基复合材料通过EBSD呈现的晶粒分布形态。由图1和图2对比中可知，7075铝合金在搅拌摩擦加工过程中由于受到搅拌头强烈的破碎作用，晶粒得到细化。对晶粒尺寸进行统计，结果表明FSPed试样和CNTs/7075试样的平均晶粒大小分别为2.5μm和1.2μm左右，且CNTs/7075复合材料中存在部分超细晶，晶粒尺寸在0.1~1μm之间。由此可见，CNTs的添加进一步细化了复合材料的晶粒。图17075铝合金母材显微组织Fig.1Microstructureof7075aluminiumalloy图2CNTs/7075铝基复合材料EBSD晶粒分布图Fig.2DistributiondiagramsofCNTs/7075compositebyEBSD:(a)7075-FSPed;(b)5%CNTs/7075composite
第27卷第2期刘奋成，等：搅拌摩擦加工CNTs/7075铝基复合材料热膨胀性能253图3所示为FSPed试样和CNTs/7075铝基复合材料的SEM像。由图3(a)中可以看出，7075铝合金经搅拌摩擦加工后细化的晶界处出现二次相颗粒，图3(b)由于晶粒过于细小，晶界处二次相难以观察，但整个图中存在大量的二次相颗粒。由图3(a)中还可以看到母材中大颗粒难溶二次相在FSP过程中被搅碎分散在基体中，在热处理过程中搅碎的二次相更易回溶形成更充足的过饱和固溶体，在时效过程中完全析出对基体起进一步强化作用。图3加工态试样的SEM像Fig.3SEMimagesofas-producedsamples:(a)7075-FSPed;(b)CNTs/7075composite2.2CNTs/7075复合材料线膨胀性能图4所示为退火态7075铝合金、搅拌摩擦加工后7075试样以及不同体积分数CNTs增强铝基复合材料的热膨胀系数随着温度的变化曲线。由图4中可看出，各试样的热膨胀系数都随着温度的升高而变大，但搅拌摩擦加工后的7075试样和CNTs/7075铝基复合材料的热膨胀系数明显低于退火态7075铝合金基材的热膨胀系数，同时随着CNTs含量的增加，复合材料的线膨胀系数呈现减小趋势，这说明搅拌摩擦加工和增强相CNTs的添加均能够有效地降低材料的热膨胀性能。热膨胀是固体材料受热后晶格点阵的非简谐振动加剧而引起的容积膨胀。对复合材料而言，材料的热图47075-O、7075-FSPed和CNTs/7075的热膨胀系数随温度变化曲线Fig.4Variationofthermalexpansioncoefficientof7075-O，7075-FSPedandCNTs/7075compositesampleswiththetemperature膨胀系数(CTE)是由基体的热膨胀系数、增强相的热膨胀系数以及增强体通过基体与增强体界面对基体的制约程度决定的[11]。随着温度升高，一方面，铝合金的热膨胀系数随着温度的升高而增大，另一方?
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转摩擦挤压制备MWCNTs/Al复合材料的界面微观结构[J]. 林毛古,徐卫平,柯黎明,刘强. 中国有色金属学报. 2015(01)
[2]Effect of Carbon Nanotube Orientation on Mechanical Properties and Thermal Expansion Coefficient of Carbon Nanotube-Reinforced Aluminum Matrix Composites[J]. Z.Y.Liu,B.L.Xiao,W.G.Wang,Z.Y.Ma. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[3]搅拌摩擦加工MWCNTs/AZ80复合材料热膨胀性能研究[J]. 刘奋成,刘强,简晓光,柯黎明. 热加工工艺. 2013(18)
[4]Cf/Mg复合材料热膨胀系数及其计算[J]. 宋美慧,武高辉,王宁,张贵一. 稀有金属材料与工程. 2009(06)
[5]热处理对高体积分数SiCp/Cu热膨胀性能的影响[J]. 陈国钦,修子扬,朱德智,张强,武高辉. 材料热处理学报. 2009(02)
[6]SiCp/Cu复合材料热膨胀性能研究[J]. 朱德智,李凤珍,陈国钦,张强,武高辉. 哈尔滨理工大学学报. 2005(02)
博士论文
[1]电子封装用SiCp/Cu复合材料的微观组织与性能研究[D]. 王常春.山东大学 2007
硕士论文
[1]碳纳米管增强铝基复合材料挤压线材的性能研究[D]. 熊其平.南昌航空大学 2014
本文编号：3474220
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