(SiC-Si 3 N 4 )/2024Al双连续复合材料的组织调控与性能优化

发布时间：2023-04-10 18:23

　　本文采用冷冻干燥法制备了多孔SiC/Si₃N₄陶瓷,研究了固相含量及Si₃N₄含量对多孔陶瓷的显微组织、孔形貌及力学性能的影响。以多孔SiC/Si₃N₄陶瓷为预制体,采用压力浸渗法制备了(SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料,研究了固相含量及Si₃N₄含量对复合材料的显微组织及力学性能的影响,分析了界面结合情况。探索了复合材料的时效热处理工艺,并研究了时效前后复合材料的强度及断裂韧性的变化。对复合材料的热膨胀系数和热导率进行测试,并且对其进行了理论模型的计算。XRD物相分析表明,多孔SiC/Si₃N₄陶瓷中的α-Si₃N₄全部转变为β-Si₃N₄,随着固相含量的增加,密度增加气孔率下降,通过压汞测试多孔SiC/Si_3<...

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 陶瓷金属复合材料的增强相分布形式
    1.3 双连续复合材料的研究现状
    1.4 SiC/Si₃N₄陶瓷的研究现状
        1.4.1 SiC的晶体结构及应用
        1.4.2 Si₃N₄的晶体结构及应用
        1.4.3 多孔SiC/Si₃N₄复相陶瓷的研究现状
    1.5 铝基复合材料的制备工艺
        1.5.1 液态金属浸渍法
        1.5.2 粉末冶金法
        1.5.3 搅拌铸造法
        1.5.4 喷射沉积法
    1.6 铝基复合材料的强化机制
        1.6.1 直接强化
        1.6.2 位错强化
        1.6.3 Orowan强化
        1.6.4 细晶强化
        1.6.5 固溶强化
        1.6.6 沉淀析出强化
    1.7 本文的主要研究内容
第2章 实验原料及方法
    2.1 实验原料
    2.2 制备工艺
        2.2.1 多孔SiC/Si₃N₄预制体的制备工艺
        2.2.2 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的制备工艺
    2.3 组织结构分析方法
        2.3.1 XRD物相分析
        2.3.2 金相显微观察
        2.3.3 扫描电镜分析(SEM)
        2.3.4 透射电镜观察(TEM)
    2.4 性能测试方法
        2.4.1 气孔率和致密度
        2.4.2 孔径分布
        2.4.3 热重-差热分析(DSC)
        2.4.4 抗压强度
        2.4.5 弯曲强度和弹性模量
        2.4.6 断裂韧性
        2.4.7 维氏硬度
        2.4.8 热膨胀系数
        2.4.9 热导率
第3章 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的显微组织及性能分析
    3.1 固相含量及材料组分的多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的物相分析
    3.2 固相含量及材料组分对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的密度及孔隙率的影响
        3.2.1 固相含量对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的密度及孔隙率的影响规律
        3.2.2 材料组分对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的密度及孔隙率的影响规律
    3.3 固相含量及材料组分对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的显微组织的影响
        3.3.1 固相含量对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的显微组织的影响
        3.3.2 材料组分对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的显微组织的影响
    3.4 固相含量及材料组分对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷孔径分布的影响
        3.4.1 固相含量对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷孔径分布的影响
        3.4.2 材料组分对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷孔径分布的影响
    3.5 固相含量及材料组分对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷压缩强度的影响
        3.5.1 固相含量对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷压缩强度的影响
        3.5.2 材料组份对多孔SiC/Si₃N₄陶瓷压缩强度的影响
    3.6 本章小结
第4章 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料物相及组织分析
    4.1 SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的物相分析
    4.2 固相含量及材料组分对(SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料密度的影响
    4.3 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的显微组织
    4.4 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的界面结合分析
        4.4.1 Si₃N₄与Al的界面结合分析
        4.4.2 SiC与Al的界面结合分析
        4.4.3 SiC与Si₃N₄的界面结合分析
    4.5 本章小结
第5章 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的力学性能研究
    5.1 铸态下(SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料力学性能
        5.1.1 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量及材料组分对复合材料硬度的影响
        5.1.2 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量及材料组分对复合材料断裂韧性的影响
        5.1.3 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量及材料组分对复合材料弯曲强度的影响
        5.1.4 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量及材料组分对复合材料压缩强度的影响
    5.2 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的时效热处理
        5.2.1 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的固溶工艺参数
        5.2.2 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的时效硬化行为
        5.2.3 时效工艺对(SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的弯曲强度的影响
        5.2.4 时效工艺对(SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的断裂韧性的影响
        5.2.5 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的时效析出行为
    5.3 本章小结
第6章 (SiC-Si₃N₄)/2024Al双连续复合材料的热物理性能研究
    6.1 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量及材料组分对复合材料热膨胀系数的影响
        6.1.1 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量对复合材料热膨胀系数的影响
        6.1.2 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的材料组分对复合材料热膨胀系数的影响
        6.1.3 骨架增强型复合材料热膨胀系数的理论计算
    6.2 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量及材料组分对复合材料热导率的影响
        6.2.1 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的固相含量对复合材料热导率的影响
        6.2.2 多孔SiC/Si₃N₄陶瓷的材料组分对复合材料热导率的影响
        6.2.3 骨架增强型复合材料热导率的理论计算
    6.3 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3788605