Al/SiC高刚度轻体材料制备和表征

发布时间：2022-07-16 18:54

　　Al/SiC高刚度轻体材料由于具有低密、高强度及高热导率得到了广泛的应用。目前对于高刚度超轻体Al/SiC复合材料研究较少,本文通过改变Al/SiC复合材料的制备方法成功制备出超高体积分数Al/SiC复合材料,其致密度、抗压强度和弹性模量均得到提高。本文利用硅藻土和C粉为原料,采用碳热还原法成功制备出高纯度的SiC粉体,并对配碳量比、催化剂含量、不同温度、不同保温时间的因素进行了分析。其中温度和保温时间对SiC的生成率影响较大,温度越高、保温时间越长SiC的生成率越高；配碳量比对SiC的生成率也有一定影响,配碳量比越大,生成率越高。当配碳量比超过1：5时,SiC的生成率几乎不变；原料中加入Fe203能加快反应的进行,但加入的Fe2O3的含量超过3%时,便会降低SiC的生成率。通过正交实验预测的最佳工艺为温度为1500℃、保温时间为5h、配碳量比为1：6、催化剂含量为3%,在该工艺条件制备的SiC粉体纯度为92.85%。之后采用热压法和放电等离子烧结法制备高体积分数的Al/SiC合金复合材料,制备出增强体SiC颗粒体积分数为70%Al/SiC复合材料。本文通过对Al/SiC合金复合材料的... 

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 前言
    1.1 SiC陶瓷及其研究现状
        1.1.1 SiC陶瓷的晶体结构
        1.1.2 SiC陶瓷的性能
        1.1.3 SiC陶瓷的制备方法
        1.1.4 多孔SiC陶瓷的制备及应用
        1.1.5 SiC陶瓷的应用
    1.2 硅藻土及其应用
        1.2.1 硅藻土资源
        1.2.2 硅藻土的结构及特性
        1.2.3 硅藻土的应用现状
    1.3 SiC/Al复合材料的制备及应用
        1.3.1 碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究进展
        1.3.2 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备方法
    1.4 本研究的意义及内容
        1.4.1 本研究的意义
        1.4.2 内容
第二章 硅藻土碳热还原法制备SiC粉体
    2.1 实验原料及仪器
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 实验仪器
    2.2 SiC粉体的制备原理和实验方案
        2.2.1 SiC粉体的制备方法的原理
        2.2.2 正交试验设计
        2.2.3 SiC粉体的制备工艺
    2.3 碳热还原法制备SiC粉体的表征
        2.3.1 X射线衍射(XRD)相分析
        2.3.2 扫描电子显微镜(SEM)分析
    2.4 SiC粉体的实验结果与分析
        2.4.1 碳热还原法制备的SiC粉体的相组成与粉体形貌
        2.4.2 正交试验结果与分析
        2.4.3 合成温度对碳热还原法制备SiC粉体相组成的影响
        2.4.4 保温时间对SiC粉体相组成的影响
        2.4.5 配碳量比对SiC粉体相组成的影响
        2.4.6 催化剂含量对SiC粉体相组成的影响
        2.4.7 最佳工艺制备的SiC粉体的表征
    2.5 小结
第三章 热压法制备SiC/Al复合材料研究
    3.1 前言
    3.2 粉末冶金法介绍
    3.3 粉末配比的研究
        3.3.1 粉末的相对密度
        3.3.2 单一平均粒径非球形颗粒的松装密度
        3.3.3 两种平均粒径非球形颗粒的松装密度
    3.4 实验材料及制备
        3.4.1 实验材料
        3.4.2 实验仪器
        3.4.3 SiC/Al复合材料的制备工艺
    3.5 SiC/Al复合材料的测试方法
        3.5.1 相对度测量
        3.5.2 复合材料的金相组织
        3.5.3 抗压强度测量
    3.6 SiC/Al复合材料的组织结构和力学性能
        3.6.1 复合材料增强相的分布
        3.6.2 复合材料的相分析
        3.6.3 SiC颗粒级配比对SiC/Al复合材料力学性能的影响
        3.6.4 粉末冶金法制备的70%SiC/Al复合材料的性能研究
    3.7 小结
第四章 放电等离子烧结法制备Al/SiC复合材料
    4.1 引言
    4.2 放电等离子烧结(SPS)介绍
    4.3 实验原料及仪器
    4.4 实验设计及制备
        4.4.1 实验设计
        4.4.2 试样的成分
        4.4.3 试样制备工艺
        4.4.4 烧结工艺
    4.5 放电等离子烧结Al/SiC复合材料组织结构和力学性能
        4.5.1 Si对Al/SiC复合材料的显微组织的影响
        4.5.2 Mg对Al/SiC复合材料的显微组织的影响
        4.5.3 Mg含量对Al/SiC复合材料力学性能的影响
    4.6 小结
第五章 结论
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间的研究成果


【参考文献】：
期刊论文
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[3]碳热还原法制备SiC纳米线及其结构表征[J]. 朱小燕,李培刚,王顺利,刘仁娟,陈建军,唐为华.  浙江理工大学学报. 2012(02)
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[6]硅藻土在造纸领域的应用现况[J].   纸和造纸. 2011(03)
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硕士论文
[1]碳化硅粉体低温合成工艺以及二氧化硅为主的烧结相晶型转变的研究[D]. 朱文振.合肥工业大学 2012
[2]纳米碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备及性能研究[D]. 孙铭.山东理工大学 2010
[3]SiC颗粒铝基复合材料电子封装零件的组织性能研究[D]. 白莉.重庆大学 2010
[4]SiCp/Al电子封装复合材料的SPS烧结及性能研究[D]. 杨梅君.武汉理工大学 2006



本文编号：3663084