SiC粒子表面金属镀、机械包覆混料对SiCp/Fe复合材料性能影响的研究

发布时间：2022-01-14 20:00

　　颗粒增强铁基复合材料,因具有高强度、高硬度、高刚度以及优良的耐磨性得到广泛的关注,在高温、高速和磨损等工作环境中已经表现出巨大的应用前景。本文采用化学镀的方法分别制备了镀镍和镀铜的SiC粒子,研究了实现SiC粒子表面均匀金属镀的最佳工艺；然后用这些镀后粒子作为增强体通过电流直加热动态热压烧结工艺制备SiCp/Fe复合材料,研究了金属镀对复合材料力学性能的影响。针对SiC颗粒高体积分数易于在SiCp/Fe复合材料中团聚的问题,提出了通过包覆混料工艺来改善增强粒子分散性的方法；并研究包覆混料与金属镀结合工艺对不同含量、不同尺寸以及混合尺寸的SiC颗粒增强铁基复合材料性能的影响。本文采用传统化学镀镍工艺对SiC粒子表面进行镀镍工艺的研究,考察了化学镀镍处理对体积含量为10%和15%,尺寸为21μm、45μm和85gm的SiC颗粒增强铁基复合材料性能的影响。实验结果表明：当温度为91℃～93℃和pH值为4.6～5.0时,镍盐量与还原剂（次亚磷酸钠）量为1：3,镍盐接近100%还原,所以通过控制镍盐加入量可实现对镀层厚度的控制。SiC表面镀镍后,粒度为45μm,体积分数为10%时,复合材料的抗拉... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 颗粒增强金属基复合材料的发展概况
        1.1.1 颗粒增强金属基复合材料的应用
        1.1.2 颗粒增强金属基复合材料的制备
        1.1.3 颗粒增强金属基复合材料存在的主要问题
    1.2 颗粒增强金属基复合材料的强化机制
        1.2.1 微观结构强化机制
        1.2.2 微观力学强化模型
    1.3 SiCp/Fe复合材料的研究进展
        1.3.1 SiCp/Fe复合材料的界面问题
        1.3.2 SiCp/Fe复合材料的显微组织设计
        1.3.3 SiCp/Fe复合材料的展望
    1.4 化学镀的研究进展
        1.4.1 化学镀的发展概述
        1.4.2 化学镀机理
        1.4.3 化学镀液组成及组分的作用
        1.4.4 粉体表面化学镀的研究
        1.4.5 化学镀在颗粒增强金属基复合材料中的应用研究进展
    1.5 本论文的研究内容与意义
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 增强体材料(SiC)
        2.1.2 基体材料和坯体成型剂
        2.1.3 化学镀试剂
    2.2 实验设备
        2.2.1 化学镀仪器
        2.2.2 试样烧结设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 SiC颗粒表面化学镀工艺
        2.3.2 SiCp/Fe复合材料的制备
    2.4 性能测试
        2.4.1 拉伸性能的测定
        2.4.2 致密度的测定
        2.4.3 硬度的测定
        2.4.4 摩擦磨损性能的测定
        2.4.5 显微组织分析
第3章 化学镀镍工艺及对SiCp/Fe复合材料性能的影响
    3.1 SiC颗粒表面化学镀镍工艺的研究
        3.1.1 镍盐与还原剂的摩尔比对SiC颗粒表面化学镀镍的影响
        3.1.2 镀液温度对还原率的影响
    3.2 化学镀镍对SiCp/Fe复合材料性能的影响
        3.2.1 对抗拉强度的影响
        3.2.2 对延伸率的影响
        3.2.3 对致密度和硬度的影响
    3.3 显微组织分析及机理的讨论
    3.4 本章小结
第4章 化学镀铜工艺及对SiCp/Fe复合材料性能的影响
    4.1 还原剂与铜盐的摩尔比对SiC粒子表面化学镀铜的影响
    4.2 不同还原剂对SiC粒子表面化学镀铜的影响
    4.3 络合剂剂对SiC粒子表面化学镀铜的影响
    4.4 SiC粒子表面化学镀铜的最佳工艺
    4.5 化学镀铜对SiCp/Fe复合材料力学性能的影响
    4.6 显微组织分析及机理的讨论
    4.7 本章小结
第5章 包覆混料对镀铜SiCp/Fe复合材料性能的影响
    5.1 最佳包覆混料工艺的研究
        5.1.1 最佳球料比和最佳转速的研究
        5.1.2 最佳混料时间的研究
    5.2 包覆混料对SiCp/Fe复合材料力学性能的影响
        5.2.1 包覆混料工艺对SiCp/Fe复合材料抗拉强度的影响
        5.2.2 包覆混料工艺对SiCp/Fe复合材料延伸率的影响
    5.3 包覆混料工艺下SiCp/Fe复合材料显微组织分析
    5.4 本章小结
第6章 SiC粒子含量、尺寸对SiCp/Fe复合材料性能的影响
    6.1 镀铜对单一尺寸不同含量SiCp/Fe复合材料性能的影响
        6.1.1 镀铜对不同含量SiCp/Fe复合材料拉伸性能的影响
        6.1.2 镀铜对不同含量SiCp/Fe复合材料致密度和硬度的影响
        6.1.3 不同SiC粒子含量复合材料显微组织分析
    6.2 镀铜对不同粒子尺寸SiCp/Fe复合材料性能的影响
        6.2.1 镀铜对不同尺寸SiCp/Fe复合材料拉伸性能的影响
        6.2.2 镀铜对不同尺寸SiCp/Fe复合材料致密度和硬度的影响
        6.2.3 不同SiC粒子尺寸复合材料显微组织分析
    6.3 SiC粒子不同尺寸混合对SiCp/Fe复合材料性能的影响
        6.3.1 不同尺寸混合对SiCp/Fe复合材料抗拉强度的影响
        6.3.2 不同尺寸混合增强对SiCp/Fe复合材料延伸率的影响
        6.3.3 不同尺寸混合对SiCp/Fe复合材料致密度的影响
        6.3.4 不同尺寸混合对SiCp/Fe复合材料硬度的影响
        6.3.5 不同尺寸混合增强的铁基复合材料的断口分析
    6.4 SiC不同尺寸混合对镀铜SiCp/Fe复合材料磨损性能的影响
        6.4.1 不同尺寸混合对SiCp/Fe复合材料磨损性能的研究
        6.4.2 磨损机理的讨论
    6.5 本章小结
第7章 结论
    7.1 结论
    7.2 对进一步工作的建议
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC含量对铁基复合材料性能的影响[J]. 黄小琴,左爱文,王哲,肖常安,罗丰华.  粉末冶金材料科学与工程. 2014(02)
[2]机械冲击包覆工艺对SiCp/Fe复合材料组织性能的影响[J]. 庄伟彬,宗亚平,张跃波,曹新建.  东北大学学报(自然科学版). 2013(05)
[3]铁基复合材料碳化硅粒子混合尺寸增强作用机理[J]. 庄伟彬,宗亚平,张跃波,曹新建.  材料科学与工程学报. 2013(01)
[4]颗粒增强金属基复合材料的研究进展[J]. 贺毅强.  热加工工艺. 2012(02)
[5]不同类型陶瓷颗粒对铁基复合材料力学性能的影响[J]. 李杰,宗亚平,庄伟彬,张跃波.  材料科学与工程学报. 2011(03)
[6]不同颗粒增强铁基复合材料磨损性能的对比[J]. 李杰,宗亚平,王耀勉,庄伟彬.  东北大学学报(自然科学版). 2010(05)
[7]金属基复合材料的现状与发展趋势[J]. 张荻,张国定,李志强.  中国材料进展. 2010(04)
[8]基体粉末与增强粒子的粒度级配对SiCp/Fe性能的影响[J]. 王耀勉,宗亚平,李杰.  材料研究学报. 2009(05)
[9]金属基陶瓷颗粒增强复合材料的制备方法[J]. 陈兴,杨城笑,严彪.  上海有色金属. 2008(01)
[10]快速致密化制备SiCp／Fe复合材料及其性能研究[J]. 杨玉芳,宗亚平,徐娜.  材料导报. 2007(10)

硕士论文
[1]基体合金化、烧结及热处理工艺对SiCp/Fe合金基复合材料组织性能的影响[D]. 李吉泉.合肥工业大学 2002



本文编号：3589122