激光沉积铝合金/陶瓷梯度材料的工艺研究

发布时间：2022-02-22 22:52

　　铝合金因其质量轻、耐蚀性好已广泛应用于各个工业领域中,然而硬度不高、耐磨性差一直是铝合金的不足,对铝合金整体或表面强化是解决这一问题的有效途径。本文采用激光沉积制造技术在2024铝合金表面沉积氧化物（CaO-B₂O₃-SiO₂）陶瓷粉末,通过原位自生Al₂O₃陶瓷颗粒增强相的方式,制备了铝合金/氧化物陶瓷梯度复合材料。通过激光单道沉积实验,制定出合理的沉积工艺参数。采用OM、SEM、EDS以及XRD分别对沉积态、固溶时效、均匀化处理三种状态下梯度材料层的显微组织进行了研究,测试了每个梯度材料层的摩擦磨损性能及显微硬度,并对梯度层的磨损机制和强化机制进行了研究。最后,对梯度材料的结合强度进行了测试与分析。研究表明,在合理工艺参数下基体与陶瓷梯度层结合良好无缺陷,梯度材料层中晶粒随着梯度比例的增加而逐渐细小。梯度层中主要包括α-Al,Al₂Cu,Al₂CuMg,SiO₂,Al₂O₃

【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 铝合金和陶瓷材料
        1.2.1 铝合金的选择
        1.2.2 陶瓷材料的选择
    1.3 梯度材料
        1.3.1 梯度材料简介
        1.3.2 功能梯度材料的应用及发展前景
    1.4 颗粒增强金属基复合材料
        1.4.1 颗粒增强简介
        1.4.2 颗粒增强体的制备
        1.4.3 原位自生法
    1.5 激光加工技术
        1.5.1 激光加工原理
        1.5.2 激光加工工艺
        1.5.3 激光沉积技术
        1.5.4 激光沉积的分类
        1.5.5 激光沉积的优点
        1.5.6 激光沉积的应用
    1.6 国内外研究现状
        1.6.1 国外研究现状
        1.6.2 国内研究现状
    1.7 本文研究目的和内容
        1.7.1 本文研究目的
        1.7.2 本文研究内容
    1.8 本章小结
第2章 实验方法
    2.1 研究方案
    2.2 实验原材料
        2.2.1 基体材料
        2.2.2 沉积材料
        2.2.3 梯度成分
    2.3 制备梯度材料的设备和工艺方法
        2.3.1 实验设备
        2.3.2 制备工艺参数
    2.4 铝合金固溶强化和均匀化
    2.5 梯度材料的金相试样制备与性能的测试
        2.5.1 金相试样制备
        2.5.2 硬度测试
        2.5.3 耐磨性能测试
        2.5.4 梯度材料结合强度测试
    2.6 本章小结
第3章 激光沉积铝合金/陶瓷梯度材料的工艺和组织分析
    3.1 激光沉积铝合金/陶瓷缺陷产生原因分析
    3.2 单道沉积实验
    3.3 梯度材料微观组织分析
        3.3.1 组织形貌物相分析
        3.3.2 组织成分分析
        3.3.3 热处理后梯度材料组织形貌
    3.4 本章小结
第4章 激光沉积铝合金/陶瓷梯度材料的性能研究
    4.1 不同状态下的梯度材料的硬度
    4.2 沉积态梯度材料的磨损性能
        4.2.1 沉积态梯度摩擦系数分析
        4.2.2 沉积态梯度磨损形貌分析
    4.3 固溶时效梯度材料的磨损性能
        4.3.1 固溶时效梯度摩擦曲线分析
        4.3.2 固溶时效梯度磨损形貌分析
    4.4 均匀化梯度材料的磨损性能
        4.4.1 均匀化梯度磨损性能测试
        4.4.2 均匀化梯度磨损形貌分析
    4.5 梯度材料强化机制分析
    4.6 本章小结
第5章 梯度材料结合强度的研究
    5.1 梯度材料结合强度的分析方法
    5.2 实验结果与分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]TiB2增强Al-Si复合材料激光增材制造工艺及性能研究[J]. 廉清,吴一,王浩伟,马乃恒.  热加工工艺. 2017(22)
[2]固溶处理对CoCrW合金组织及耐磨性能的影响[J]. 何波,聂庆武,张洪宇,韦华.  金属学报. 2016(04)
[3]铝合金表面激光熔覆强化涂层组织与性能研究现状[J]. 何龙,王小龙,谭华,林炎炎,谭业发.  热加工工艺. 2016(02)
[4]颗粒增强铝基复合材料的制备及力学性能[J]. 薛阳,宋旼,肖代红.  自然杂志. 2015(01)
[5]铝合金表面激光熔覆NiCrAl/TiC涂层生成和强化机制[J]. 李琦,刘洪喜,张晓伟,张旭,姚爽.  热加工工艺. 2015(02)
[6]Bi2O3助熔剂对CaO-B2O3-SiO2/Al2O3玻璃-陶瓷复合材料性能的影响[J]. 方一航,王焕平,李志刚,黄小华,赵先锐,李勤涛.  复合材料学报. 2014(06)
[7]稀土La对2024铝合金铸态组织的影响[J]. 刘峤,肖来荣,张宏领,曾德露,王彦红,赵小军.  矿冶工程. 2014(05)
[8]Cu对TA15-2钛合金表面Stellite 12基激光合金化涂层组织结构及耐磨性的影响[J]. 李嘉宁,巩水利,王娟,单飞虎,李怀学,吴冰.  金属学报. 2014(05)
[9]6061铝合金激光熔覆铜基复合涂层组织及磨损性能[J]. 魏广玲,潘学民.  特种铸造及有色合金. 2010(04)
[10]2124铝合金的均匀化热处理[J]. 李成侣,潘清林,刘晓艳,何运斌,李文斌.  中国有色金属学报. 2010(02)

硕士论文
[1]激光沉积修复ZL114A工艺及性能研究[D]. 庞爽.沈阳航空航天大学 2017
[2]热加工工艺对2024铝合金微观组织与性能的影响[D]. 张泽娟.重庆大学 2014
[3]热处理工艺对2024铝合金析出相及性能的影响[D]. 桂奇文.湖南大学 2012
[4]等离子喷涂法制备铝基体梯度陶瓷涂层的组织及性能研究[D]. 原红星.西安理工大学 2009
[5]铝合金基体等离子喷涂陶瓷涂层结合性能研究[D]. 方学锋.河海大学 2006



本文编号：3640341