石墨膜/铝复合材料显微组织及性能研究

发布时间：2021-11-17 13:11

　　本文采用压力浸渗技术制备了TGS-25/Al、TGS-25/Al-12Si和TGS-25/Al-20Si三种复合材料,研究基体中Si含量对石墨膜/铝复合材料微观组织、热物理性能和力学性能的影响。高结晶度石墨膜的表面形貌平整,层状结构较为有序。石墨膜的导热性能与有序化度、石墨化度、微晶堆积高度、层状结构有序度密切相关。有序化度、石墨化度、层状结构有序度越高,石墨膜热导率越高;而不同原材料及工艺制备的石墨膜,其微晶堆积高度需与微观结构结合分析,才能确定其导热性能。TGS-25石墨膜具有均匀定向的层状结构,层间结合紧密;其石墨化度达到99.9%,沿膜方向热导率为1420 W/（m·K）。石墨膜/铝复合材料无气孔和裂纹等明显缺陷,且基体和增强体分布均匀。随着基体合金中Si的质量分数增加,C元素在基体合金中的质量分数和扩散相对深度降低。随着基体合金中Si的质量分数降低,复合材料热导率增加。其沿膜方向热导率从420 W/（m·K）升高到743 W/（m·K）,垂直膜方向热导率从11W/（m·K）升高到17W/（m·K）。复合材料的导热机理符合Agari模型,随着基体中Si的质量分数增加,复合材料热... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 石墨膜的研究现状
        1.2.1 石墨膜的分类
        1.2.2 石墨膜的制备方法
        1.2.3 石墨膜的微观组织
        1.2.4 石墨膜的性能及影响因素
        1.2.5 石墨膜的表征
    1.3 高导热炭/铝复合材料的研究现状
        1.3.1 金刚石/铝复合材料
        1.3.2 碳纤维/铝复合材料
        1.3.3 石墨鳞片/铝复合材料
        1.3.4 碳纳米管/铝复合材料
    1.4 金属基复合材料的制备方法
        1.4.1 固相法
        1.4.2 液相法
        1.4.3 固液复合法
    1.5 本文的研究目的和内容
第2章 试验材料和试验方法
    2.1 复合材料组分设计
        2.1.1 增强体石墨膜
        2.1.2 基体合金
    2.2 复合材料制备及缺陷检测
        2.2.1 复合材料制备
        2.2.2 复合材料缺陷检测
    2.3 石墨膜表征
        2.3.1 石墨膜表面和纵截面观察
        2.3.2 石墨膜有序化度表征
        2.3.3 石墨膜石墨化度测试和微晶参数计算
    2.4 复合材料测试方法
        2.4.1 密度测试
        2.4.2 显微组织观察
        2.4.3 热导率测试
        2.4.4 热膨胀系数测试
        2.4.5 剪切性能测试
        2.4.6 高低温冲击热物理性能测试
第3章 石墨膜/铝复合材料设计与制备
    3.1 引言
    3.2 石墨膜的表征与性能测试
        3.2.1 石墨膜的表面与纵截面形貌表征
        3.2.2 有序化度表征
        3.2.3 石墨化度表征
        3.2.4 热导率测试
    3.3 基体合金选择
        3.3.1 基体合金分类与成分优化
        3.3.2 基体合金热物理性能测试
    3.4 石墨膜/铝复合材料缺陷检测
    3.5 本章小结
第4章 石墨膜/铝复合材料的显微组织
    4.1 引言
    4.2 石墨膜/铝复合材料的金相组织
    4.3 石墨膜/铝复合材料的SEM观察
        4.3.1 TGS-25/Al复合材料的SEM组织
        4.3.2 TGS-25/Al-12Si复合材料的SEM组织
        4.3.3 TGS-25/Al-20Si复合材料的SEM组织
    4.4 石墨膜/铝复合材料的物相分析
    4.5 本章小结
第5章 石墨膜/铝复合材料的性能
    5.1 引言
    5.2 石墨膜/铝复合材料的导热性能
        5.2.1 石墨膜/铝复合材料的热扩散系数
        5.2.2 石墨膜/铝复合材料的沿膜方向热导率
        5.2.3 石墨膜/铝复合材料的垂直膜方向热导率
    5.3 石墨膜/铝复合材料的热膨胀系数
        5.3.1 温度对复合材料热膨胀系数的影响
        5.3.2 硅含量对热膨胀系数的影响
    5.4 石墨膜/铝复合材料的力学性能
        5.4.1 石墨膜/铝复合材料的剪切性能
        5.4.2 石墨膜/铝复合材料的剪切断口
    5.5 高低温冲击对复合材料热物理性能的影响
        5.5.1 高低温冲击对复合材料热导率的影响
        5.5.2 高低温冲击对复合材料热膨胀系数的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高导热石墨膜的制备及表征[J]. 袁观明,李轩科,董志军,崔正威,从野,张江,李艳军,张中伟,王俊山.  功能材料. 2015(17)
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博士论文
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[2]前驱体聚酰亚胺薄膜梯度升温制备碳膜过程中的结构演变与性能研究[D]. 刘韧.山东大学 2014
[3]Al-Si合金的选择性激光熔化工艺参数与性能研究[D]. 王小军.中国地质大学（北京） 2014

硕士论文
[1]石墨烯微片增强铝基复合材料组织与性能的研究[D]. 罗昊.哈尔滨工业大学 2015
[2]沥青基碳纤维增强铝基复合材料组织及性能研究[D]. 裴日生.哈尔滨工业大学 2015
[3]柔性石墨膜的制备及其导热性能研究[D]. 刘荣跃.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3500981