SPS法制备Si 3 N 4 /5083Al复合材料的显微组织及性能研究

发布时间：2023-12-28 17:19

　　在航空航天、精密仪器等领域中,常常存在因环境温度的突变导致器件尺寸不匹配的问题,对器件的使用寿命造成极大影响,而造成这一问题的关键原因在于热膨胀系数的不匹配。目前常用的Si C/Al或B4C/Al复合材料虽然可以满足热膨胀系数要求,但引入高体积分数的增强体必然会导致材料塑性下降。因此,本文以热膨胀系数更低的Si₃N₄作为陶瓷相增强体,并采用可焊性好、耐腐蚀的5083Al作为基体,利用SPS技术制备Si₃N₄/5083Al复合材料,在不影响复合材料热膨胀性能的同时,通过降低增强体含量的方式,提高材料塑性。本文首先对复合材料的制备工艺进行研究。对球磨工艺的研究结果表明:与高能行星式球磨相比,采用低速卧式球磨可以使Si₃N₄与5083Al均匀混合,同时不会对原始材料的特征形貌产生较大影响,最终确定了最优的球磨工艺参数为:球磨时间为48h,球磨转速为80rpm。对SPS工艺的研究结果表明:在烧结温度为575℃、脉冲条件为ton:toff=2:1、烧结压力为40MP...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 Si₃N₄的研究现状
        1.2.1 Si₃N₄的基本结构
        1.2.2 Si₃N₄材料的基本性能
        1.2.3 Si₃N₄陶瓷材料的制备
    1.3 Si₃N₄/Al复合材料的研究现状
        1.3.1 Si₃N₄/Al复合材料的制备
        1.3.2 Si₃N₄/Al复合材料的界面反应
        1.3.3 Si₃N₄/Al复合材料的性能
    1.4 SPS技术的研究现状
        1.4.1 SPS技术的原理分析
        1.4.2 SPS技术在铝基复合材料上的应用
    1.5 铝基复合材料的焊接方法
        1.5.1 熔化焊
        1.5.2 固相焊
        1.5.3 钎焊
    1.6 本文主要研究内容
第2章 试验材料与试验方法
    2.1 试验材料及制备
        2.1.1 试验材料
        2.1.2 复合材料的制备
    2.2 材料表征及性能测试
        2.2.1 显微组织表征
        2.2.2 物相分析
        2.2.3 力学性能测试
        2.2.4 热物理性能测试
第3章 Si₃N₄/5083Al复合材料的制备工艺研究
    3.1 引言
    3.2 Si₃N₄/5083Al混合粉体球磨工艺的研究
        3.2.1 原材料的表征
        3.2.2 球磨工艺的探究
    3.3 SPS技术制备Si₃N₄/5083Al复合材料工艺参数的研究
        3.3.1 烧结温度对复合材料显微组织及力学性能的影响
        3.3.2 脉冲条件对复合材料显微组织及力学性能的影响
        3.3.3 烧结压力对复合材料显微组织及力学性能的影响
    3.4 本章小结
第4章 Si₃N₄/5083Al复合材料的显微组织研究
    4.1 引言
    4.2 复合材料中Si₃N₄增强相的分布
    4.3 Si₃N₄/5083Al复合材料界面反应研究
        4.3.1 界面反应物的物相分析
        4.3.2 复合材料界面的透射分析
    4.4 Si₃N₄/5083Al复合材料SPS烧结机理分析
        4.4.1 Si₃N₄团簇的形成机制分析
        4.4.2 复合材料SPS烧结过程分析
    4.5 本章小结
第5章 Si₃N₄/5083Al复合材料的性能研究
    5.1 引言
    5.2 Si₃N₄/5083Al复合材料的力学性能研究
        5.2.1 Si₃N₄/5083Al复合材料的硬度
        5.2.2 Si₃N₄/5083Al复合材料的拉伸性能
        5.2.3 Si₃N₄/5083Al复合材料的弯曲性能
    5.3 Si₃N₄/5083Al复合材料的热物理性能研究
        5.3.1 Si₃N₄/5083Al复合材料的热膨胀性能
        5.3.2 Si₃N₄/5083Al复合材料的导热性能
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3875843