铝基非晶/纳米晶合金复合材料制备及动态力学行为

发布时间：2023-01-15 07:13

　　本文对气雾化铝基合金粉末的组织与性能、放电等离子烧结（Spark Plasma Sintering,SPS）过程中烧结工艺参数优化、分离式Hopkinson压杆（Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB）动态力学加载和模拟防护性能进行了研究。以上研究对掌握合金材料在高冲击载荷下的力学性能、变形损伤的演化规律、探索改善其力学性能和拓展其工程化应用具有理论指导意义。采用氩气雾化的方法制备了Al-Ni-Y-Co-La非晶/晶态合金粉末。气雾化粉末多呈规则的球形,粉末的平均粒径为35μm,平均冷却速度为105~106 ℃/s。随着气雾化粉末粒度的增加,其凝固组织发生了从非晶相到非晶相、面心立方晶相Al、正交晶相Al4Ni Y和六方晶相La7Ni3复合组织的转变。在尺寸最大的粉末中发现了一种面心正交结构的新晶态相,其晶格常数为a=15.92?,b=15.64?,c=4.08?。粉末凝固过程中热力学（焓值）与动力学（原子扩散）共同决定析出相的结构。采用SPS方法成功制备了高强度铝基非晶/纳米晶合金复合材料。研究了制备过程中,温度、压力和保温时间等烧结工艺参数对铝基非晶/纳... 

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 非晶合金的形成及制备方法
        1.2.1 非晶合金的形成及玻璃转变
        1.2.2 非晶合金制备方法
    1.3 粉末冶金制备大块非晶合金
        1.3.1 非晶合金粉末的制备及表征
        1.3.2 非晶合金粉末的固结
        1.3.3 粉末冶金制备大块非晶合金的力学性能
    1.4 非晶合金基复合材料的制备及动态力学性能
        1.4.1 非晶合金基复合材料的制备
        1.4.2 非晶合金基复合材料的组织及动态力学性能
    1.5 空间环境及防护结构
        1.5.1 空间环境及其危害
        1.5.2 防护结构及性能评价
    1.6 铝基非晶合金的研究现状
        1.6.1 铝基非晶合金的玻璃形成能力
        1.6.2 铝基非晶合金的力学性能
    1.7 本论文主要内容
第2章 材料制备与研究方法
    2.1 非晶合金复合材料的制备
    2.2 分析测试方法
        2.2.1 激光粒度分析仪
        2.2.2 X射线衍射分析
        2.2.3 热分析
        2.2.4 扫描电子显微镜
        2.2.5 透射电子显微镜
        2.2.6 超声性能分析
    2.3 准静态力学性能测试
        2.3.1 室温压缩性能测试
        2.3.2 纳米压痕测试
    2.4 动态力学性能测试
第3章 非晶合金粉末的制备及性能表征
    3.1 引言
    3.2 AlNiYLaCo金属粉末的凝固特征
        3.2.1 AlNiYLaCo金属粉末的凝固形貌及粒度分布
        3.2.2 AlNiYLaCo合金粉末的冷却速度
    3.3 冷却速度对AlNiYLaCo合金粉末凝固组织及热稳定性的影响
        3.3.1 AlNiYLaCo合金粉末的凝固组织及相结构
        3.3.2 AlNiYLaCo合金粉末热稳定性
    3.4 AlNiYLaCo合金粉末凝固组织及热稳定性
        3.4.1 AlNiYLaCo合金粉末凝固组织
        3.4.2 AlNiYLaCo合金粉末热稳定性
    3.5 本章小结
第4章 AlNiYLaCo非晶合金粉末的烧结组织性能
    4.1 引言
    4.2 烧结温度对烧结样品的影响
        4.2.1 烧结温度对烧结样品组织及微观结构的影响
        4.2.2 烧结温度对烧结块体力学性能的影响
    4.3 烧结压力对烧结样品的影响
        4.3.1 烧结压力对烧结样品组织及微观结构的影响
        4.3.2 烧结压力对烧结块体力学性能的影响
    4.4 保温时间对烧结样品的影响
        4.4.1 保温时间对烧结样品组织及微观结构的影响
        4.4.2 保温时间对烧结块体力学性能的影响
    4.5 本章小结
第5章 铝基非晶/纳米晶合金复合材料动态压缩力学性能
    5.1 引言
    5.2 应变速率对铝基非晶/纳米晶合金复合材料室温动态压缩力学性能影响
        5.2.1 不同应变速率下铝基非晶/纳米晶合金复合材料应力-应变曲线
        5.2.2 断口形貌特性
        5.2.3 碎块质量分布规律
    5.3 温度对铝基非晶/纳米晶合金复合材料动态压缩力学性能影响
        5.3.1 不同温度铝基非晶/纳米晶合金复合材料应力-应变曲线
        5.3.2 断口形貌特性
        5.3.3 碎块质量分布规律
    5.4 本章小结
第6章 超高速撞击铝基非晶/纳米晶合金的碎片云数值模拟研究
    6.1 引言
    6.2 材料模型与参数
    6.3 弹丸高速撞击铝基非晶/纳米晶材料薄板防护屏碎片云特性
        6.3.1 数值模型
        6.3.2 碎片云的运动特性
        6.3.3 前板损伤特性
    6.4 铝基非晶/纳米晶材料防护屏Whipple防护结构撞击极限数值模拟分析
        6.4.1 数值模型
        6.4.2 数值模拟结果
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]An Overview of High-Performance Aircraft Structural Al Alloy-AA7085[J]. T.Ram Prabhu.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2015(07)
[2]块状非晶合金及其复合材料研究进展[J]. 胡壮麒,张海峰.  金属学报. 2010(11)
[3]复合材料在航天器中的应用近况[J]. 甄华生.  宇航材料工艺. 1997(04)
[4]铝基非晶态合金的制备方法及性能[J]. 范洪波,曹福洋,蒋祖龄,李庆春.  材料导报. 1997(02)
[5]超高速冲击铝双层板的熔化效应[J]. 张庆明，谈庆明，张德良，郑哲敏.  力学学报. 1995(03)

硕士论文
[1]SiC/Zr基非晶合金复合材料的制备及组织性能研究[D]. 黄博.南京理工大学 2017



本文编号：3730792