原位调控Al/Cu金属间化合物颗粒增强铝基复合材料组织性能研究
发布时间：2021-05-11 15:21
金属基复合材料由于具有较好的综合力学性能而被广泛应用于航空、航天、国防等领域。其成分设计、制备方法及相关组织性能研究受到科研工作者广泛关注。累积叠轧（ARB）作为一种大塑性变形技术凭借其工艺简单、成本低、可实现多材料组元复合等优势成为一种较为理想的金属基复合材料制备方法。此外,得益于硬质颗粒阻碍材料塑性变形中位错运动引起的强化作用,利用ARB技术制备颗粒增强铝基复合材料成为一个研究热点。相关研究中所用强化颗粒主要为SiC、Al2O3、B4C等硬质陶瓷颗粒,而同样具有高的硬度的金属间化合物虽然也可被用作基体增强颗粒,但有关研究报道较少。因此,本文提出了ARB技术结合连续梯度退火的方法制备金属间化合物颗粒增强铝基复合材料的思路,重点研究了颗粒尺寸、形态、在基体中分布、相成分等因素对复合材料组织性能的影响。本论文主要借助光学显微镜（OM）、硬度计、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）、万能拉伸试验机等设备对所得Al/Cu复合板微观组织、界面结合、力学性能、断裂机制进行深入研究。结果表明:2...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 典型金属复合板制备方法
1.2.1 扩散焊法
1.2.2 爆炸焊法
1.2.3 轧制复合法
1.3 累积叠轧法
1.3.1 累积叠轧法简介
1.3.2 累积叠轧在Al及 Al合金中的应用
1.3.3 金属间化合物在金属基复合材料中的应用
1.4 累积叠轧中主要强化机制
1.4.1 细晶强化
1.4.2 位错强化
1.4.3 第二相强化
1.5 课题研究内容
第2章 实验设计及材料制备
2.1 实验设计
2.2 实验材料
2.3 Al/Cu复合板制备
2.3.1 板材退火处理
2.3.2 板材表面处理
2.3.3 板材组坯及固定
2.3.4 累积叠轧(ARB)过程
2.4 组织观察与性能测试
2.4.1 金相组织观察
2.4.2 SEM分析
2.4.3 TEM分析
2.4.4 XRD测试
2.4.5 力学性能测试
2.4.6 硬度测试
2.4.7 原位拉伸测试
第3章 Al/Cu复合板微观组织与界面特征
3.1 Al/Cu复合板光学显微组织观察
3.1.1 原始1060 板材组织
3.1.2 不同叠轧道次Al层组织变化
3.2 Al/Cu复合板组织分析
3.2.1 SEM组织观察
3.2.2 Al/Cu IMCs颗粒形成机制
3.2.3 颗粒尺寸及长径比
3.3 Al/Cu界面扩散层
3.3.1 热处理对界面扩散的影响
3.3.2 Al/Cu金属间化合物(IMCs)层结构形态特征
3.3.3 扩散反应机制
3.4 XRD分析
3.5 本章小结
第4章 Al/Cu复合板力学性能研究
4.1 力学性能分析
4.1.1 1060板材拉伸性能
4.1.2 Al/Cu复合板拉伸性能
4.2 硬度分析
4.3 断口分析
4.3.1 宏观断裂特征
4.3.2 断口SEM形貌
4.4 本章小结
第5章 Al/Cu复合板原位拉伸
5.1 载荷-位移曲线
5.2 试样变形及断裂行为
5.3 宽度变化
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金及铝基复合材料导电性能的研究进展[J]. 孙睿,庆毅,庄景巍,斯松华,邓海亮,孙茗. 轻合金加工技术. 2019(02)
[2]碳纤维增强铜基复合材料研究进展[J]. 刘建秀,宋阳,樊江磊,吴深,张驰,贾德晋,李育文. 材料科学与工程学报. 2018(02)
[3]焊接温度对碳钢/奥氏体不锈钢扩散焊接头界面组织及性能的影响[J]. 王大伟,修世超. 金属学报. 2017(05)
[4]Cu-Al金属间化合物的形成与生长及其对电镀Cu/Al层状复合材料电性能的影响（英文）[J]. 张健,王斌昊,陈国宏,王若民,缪春辉,郑治祥,汤文明. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(12)
[5]层状金属复合材料加工技术研究现状[J]. 田广民,李选明,赵永庆,刘彩利,贺林娜,刘啸锋. 中国材料进展. 2013(11)
[6]铜铋合金与ZrO2陶瓷扩散焊接头的组织与剪切强度[J]. 潘厚宏,刘拥军,张大向,伊藤勲. 机械工程材料. 2012(03)
博士论文
[1]金属间化合物增强铁基复合材料及其铝液腐蚀行为研究[D]. 刘健.华南理工大学 2018
本文编号：3181638
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.2 典型金属复合板制备方法
1.2.1 扩散焊法
1.2.2 爆炸焊法
1.2.3 轧制复合法
1.3 累积叠轧法
1.3.1 累积叠轧法简介
1.3.2 累积叠轧在Al及 Al合金中的应用
1.3.3 金属间化合物在金属基复合材料中的应用
1.4 累积叠轧中主要强化机制
1.4.1 细晶强化
1.4.2 位错强化
1.4.3 第二相强化
1.5 课题研究内容
第2章 实验设计及材料制备
2.1 实验设计
2.2 实验材料
2.3 Al/Cu复合板制备
2.3.1 板材退火处理
2.3.2 板材表面处理
2.3.3 板材组坯及固定
2.3.4 累积叠轧(ARB)过程
2.4 组织观察与性能测试
2.4.1 金相组织观察
2.4.2 SEM分析
2.4.3 TEM分析
2.4.4 XRD测试
2.4.5 力学性能测试
2.4.6 硬度测试
2.4.7 原位拉伸测试
第3章 Al/Cu复合板微观组织与界面特征
3.1 Al/Cu复合板光学显微组织观察
3.1.1 原始1060 板材组织
3.1.2 不同叠轧道次Al层组织变化
3.2 Al/Cu复合板组织分析
3.2.1 SEM组织观察
3.2.2 Al/Cu IMCs颗粒形成机制
3.2.3 颗粒尺寸及长径比
3.3 Al/Cu界面扩散层
3.3.1 热处理对界面扩散的影响
3.3.2 Al/Cu金属间化合物(IMCs)层结构形态特征
3.3.3 扩散反应机制
3.4 XRD分析
3.5 本章小结
第4章 Al/Cu复合板力学性能研究
4.1 力学性能分析
4.1.1 1060板材拉伸性能
4.1.2 Al/Cu复合板拉伸性能
4.2 硬度分析
4.3 断口分析
4.3.1 宏观断裂特征
4.3.2 断口SEM形貌
4.4 本章小结
第5章 Al/Cu复合板原位拉伸
5.1 载荷-位移曲线
5.2 试样变形及断裂行为
5.3 宽度变化
5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金及铝基复合材料导电性能的研究进展[J]. 孙睿,庆毅,庄景巍,斯松华,邓海亮,孙茗. 轻合金加工技术. 2019(02)
[2]碳纤维增强铜基复合材料研究进展[J]. 刘建秀,宋阳,樊江磊,吴深,张驰,贾德晋,李育文. 材料科学与工程学报. 2018(02)
[3]焊接温度对碳钢/奥氏体不锈钢扩散焊接头界面组织及性能的影响[J]. 王大伟,修世超. 金属学报. 2017(05)
[4]Cu-Al金属间化合物的形成与生长及其对电镀Cu/Al层状复合材料电性能的影响（英文）[J]. 张健,王斌昊,陈国宏,王若民,缪春辉,郑治祥,汤文明. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(12)
[5]层状金属复合材料加工技术研究现状[J]. 田广民,李选明,赵永庆,刘彩利,贺林娜,刘啸锋. 中国材料进展. 2013(11)
[6]铜铋合金与ZrO2陶瓷扩散焊接头的组织与剪切强度[J]. 潘厚宏,刘拥军,张大向,伊藤勲. 机械工程材料. 2012(03)
博士论文
[1]金属间化合物增强铁基复合材料及其铝液腐蚀行为研究[D]. 刘健.华南理工大学 2018
本文编号：3181638
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3181638.html
