TiAl 3 /2024Al复合材料的超声辅助原位反应制备与性能研究
发布时间：2021-12-18 04:07
通过与陶瓷颗粒、金属间化合物复合,可以得到性能更为优异的2024铝基复合材料。原位自生法引入TiAl3颗粒,可以改善增强体与基体的结合界面,同时由于TiAl3具有较高的硬度、比强度、耐磨性和高温稳定性,也极适于作为2024铝合金的增强体材料。传统的机械搅拌原位自生法分散效果差、复合材料的气孔率和氧化物夹杂的含量高、容易生成长杆状脆性TiAl3相。基于以上情况,本文对超声辅助原位铸造制备TiAl3/2024Al复合材料的反应动力学过程和反应控制条件等了进行实验和理论分析,系统地研究了TiAl3/2024Al复合材料的制备过程。同时通过热变形模拟实验建立了8wt.%TiAl3/2024Al复合材料的本构方程和热加工图,并基于此对简单锻件成形进行了模拟和实验研究,为原位复合材料的成形提供了重要的理论基础。本文从反应热力学与动力学角度对原位铸造制备复合材料的反应过程进行探讨,并对超声反应过程进行试验研究,比较其与普通原位反应过程的区别。结果表明,在Ti-Al固液原...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２原位增强ＡＭＣｓ制备方法的分类??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ?ｌｎｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?ＡＭＣｓ??
增加了气泡在液体中的存活几率。初始半径＾＝１＾１１１１、Ｐｊ＝１０ＭＰａ??条件下，错液（ｃｒ＝〇．８６０Ｎ／ｍ）、镁液（ｃｒ＝０．５０Ｎ／ｍ）和水（ｃｒ＝０．０７９Ｎ／ｍ）表面张力??对空化气泡的大小和压力的影响如图１－９所示。气泡膨胀引起的压力降条件，??可以满足所有系统中气体从液体向空化腔中的单向扩散。超声过程中通过气??泡壁的扩散是下列现象共同决定的。首先，搏动的气泡在膨胀阶段其表面积??大小是其压缩阶段的几倍，因此膨胀阶段的气体扩散流入超过压缩阶段的气??体流出。其次，扩散过程由围绕在气泡外的扩散阻碍层控制。在压缩阶段，??其厚度增加，浓度梯度减小；相反，在膨胀阶段，该层变薄，浓度梯度增加，??这使得气体流入气泡。这种从液体向气泡的单向或整流扩散使不停搏动的气??泡长大。气体扩散的气泡演化模型是一个相当复杂的方程组。为了使??Ｎｏｌｔｉｎｇ－Ｎｅｐｐｉｒａｓ方程可以提供一个具有实际意义解，将除声压外的压力参数??表达为时间的函数Ｐ（ｔ），很显然如果考虑扩散的话，压力Ｐ（ｔ）不会是一个简??单的解析函数带入上述方程。最终通过一系列的整理迭代，描述气泡动力学??的方程组可以求解为［９７］：??０?＝?－＾
２．２实验设备??２．２．１金属熔体超声处理及加热系统??超声处理及加热系统如图２－２所示。金属熔体超声处理系统主要由控制??箱、超声波振动源和振动部件组成。控制箱显示部件为可触摸式液晶显示屏，??通过控制箱可以进行搜频、设备功率、谐振频率和运行时间的设置和监控。??超声波振动源即驱动电源，通过整流电路、振荡电路、放大电路、反馈电路、??跟踪电路和保护电路将５０￣６０Ｈｚ的市电转化为高功率高电能。振动部件包括??换能器、变幅杆和工具头。换能器的核心部件是压电陶瓷，可以将振动源传??出的高频电能转化为机械振动能，使换能器做纵向伸缩运动。但此时振动幅??度较小，一般在几微米左右，振幅功率密度很低，不能满足金属熔体处理的??要求，因此需要使用变幅杆将振幅放大。工具头与变幅杆连接，进一步放大??振幅，井直接与金属熔体接触，将机械震动能传递给金属溶液。除放大振幅??和传递动能的作用外
【参考文献】：
期刊论文
[1]Prasad与Murthy流变失稳准则下9310钢热加工图的建立与分析[J]. 黄顺喆,厉勇,王春旭,韩顺,刘宪民,田志凌. 钢铁. 2014(07)
[2]ZK31-1.5Y镁合金热变形行为及加工图[J]. 陈宝东,郭锋,温静. 稀有金属材料与工程. 2014(03)
[3]GH738高温合金热加工行为[J]. 姚志浩,董建新,张麦仓,郑磊,于秋颖. 稀有金属材料与工程. 2013(06)
[4]常规综合熔体处理的3003铝合金热变形加工图[J]. 程超增,傅高升,陈贵清. 机电技术. 2013(01)
[5]钢结构防火涂料配方的响应面法优化[J]. 王国建,王宜龙. 化工学报. 2012(03)
[6]6156铝合金热变形行为的研究[J]. 朱剑军,邬晔,唐文杰,李剑. 湖南有色金属. 2011(03)
[7]高能超声对原位合成Al3Ti/6070复合材料凝固组织的影响及机制[J]. 陈登斌,赵玉涛,李桂荣,郑梦,陈刚. 中国有色金属学报. 2009(11)
[8]热加工图理论的研究进展[J]. 黄有林,王建波,凌学士,张喜燕,栾佰峰,刘庆,黄光杰. 材料导报. 2008(S3)
[9]超声化学原位合成（Al3Zr+ZrB2）/A356复合材料的力学行为[J]. 张松利,赵玉涛,陈刚,汪长勤. 中国有色金属学报. 2008(12)
[10]超声化学原位合成（Al2O3+Al3Zr）p/A356复合材料[J]. 丁加善,赵玉涛,张松利,陈刚. 铸造. 2008(04)
博士论文
[1]均匀分散的碳纳米管增强铝基复合材料的制备与性能[D]. 杨旭东.天津大学 2012
[2]生物可降解稀土镁合金血管支架无缝管材的制备技术及性能研究[D]. 李伟.重庆大学 2011
本文编号：3541599
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－２原位增强ＡＭＣｓ制备方法的分类??Ｆｉｇ．?１－２?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｆａｂｒｉｃａｔｉｎｇ?ｌｎｅｔｈｏｄｓ?ｏｆ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ?ＡＭＣｓ??
增加了气泡在液体中的存活几率。初始半径＾＝１＾１１１１、Ｐｊ＝１０ＭＰａ??条件下，错液（ｃｒ＝〇．８６０Ｎ／ｍ）、镁液（ｃｒ＝０．５０Ｎ／ｍ）和水（ｃｒ＝０．０７９Ｎ／ｍ）表面张力??对空化气泡的大小和压力的影响如图１－９所示。气泡膨胀引起的压力降条件，??可以满足所有系统中气体从液体向空化腔中的单向扩散。超声过程中通过气??泡壁的扩散是下列现象共同决定的。首先，搏动的气泡在膨胀阶段其表面积??大小是其压缩阶段的几倍，因此膨胀阶段的气体扩散流入超过压缩阶段的气??体流出。其次，扩散过程由围绕在气泡外的扩散阻碍层控制。在压缩阶段，??其厚度增加，浓度梯度减小；相反，在膨胀阶段，该层变薄，浓度梯度增加，??这使得气体流入气泡。这种从液体向气泡的单向或整流扩散使不停搏动的气??泡长大。气体扩散的气泡演化模型是一个相当复杂的方程组。为了使??Ｎｏｌｔｉｎｇ－Ｎｅｐｐｉｒａｓ方程可以提供一个具有实际意义解，将除声压外的压力参数??表达为时间的函数Ｐ（ｔ），很显然如果考虑扩散的话，压力Ｐ（ｔ）不会是一个简??单的解析函数带入上述方程。最终通过一系列的整理迭代，描述气泡动力学??的方程组可以求解为［９７］：??０?＝?－＾
２．２实验设备??２．２．１金属熔体超声处理及加热系统??超声处理及加热系统如图２－２所示。金属熔体超声处理系统主要由控制??箱、超声波振动源和振动部件组成。控制箱显示部件为可触摸式液晶显示屏，??通过控制箱可以进行搜频、设备功率、谐振频率和运行时间的设置和监控。??超声波振动源即驱动电源，通过整流电路、振荡电路、放大电路、反馈电路、??跟踪电路和保护电路将５０￣６０Ｈｚ的市电转化为高功率高电能。振动部件包括??换能器、变幅杆和工具头。换能器的核心部件是压电陶瓷，可以将振动源传??出的高频电能转化为机械振动能，使换能器做纵向伸缩运动。但此时振动幅??度较小，一般在几微米左右，振幅功率密度很低，不能满足金属熔体处理的??要求，因此需要使用变幅杆将振幅放大。工具头与变幅杆连接，进一步放大??振幅，井直接与金属熔体接触，将机械震动能传递给金属溶液。除放大振幅??和传递动能的作用外
【参考文献】：
期刊论文
[1]Prasad与Murthy流变失稳准则下9310钢热加工图的建立与分析[J]. 黄顺喆,厉勇,王春旭,韩顺,刘宪民,田志凌. 钢铁. 2014(07)
[2]ZK31-1.5Y镁合金热变形行为及加工图[J]. 陈宝东,郭锋,温静. 稀有金属材料与工程. 2014(03)
[3]GH738高温合金热加工行为[J]. 姚志浩,董建新,张麦仓,郑磊,于秋颖. 稀有金属材料与工程. 2013(06)
[4]常规综合熔体处理的3003铝合金热变形加工图[J]. 程超增,傅高升,陈贵清. 机电技术. 2013(01)
[5]钢结构防火涂料配方的响应面法优化[J]. 王国建,王宜龙. 化工学报. 2012(03)
[6]6156铝合金热变形行为的研究[J]. 朱剑军,邬晔,唐文杰,李剑. 湖南有色金属. 2011(03)
[7]高能超声对原位合成Al3Ti/6070复合材料凝固组织的影响及机制[J]. 陈登斌,赵玉涛,李桂荣,郑梦,陈刚. 中国有色金属学报. 2009(11)
[8]热加工图理论的研究进展[J]. 黄有林,王建波,凌学士,张喜燕,栾佰峰,刘庆,黄光杰. 材料导报. 2008(S3)
[9]超声化学原位合成（Al3Zr+ZrB2）/A356复合材料的力学行为[J]. 张松利,赵玉涛,陈刚,汪长勤. 中国有色金属学报. 2008(12)
[10]超声化学原位合成（Al2O3+Al3Zr）p/A356复合材料[J]. 丁加善,赵玉涛,张松利,陈刚. 铸造. 2008(04)
博士论文
[1]均匀分散的碳纳米管增强铝基复合材料的制备与性能[D]. 杨旭东.天津大学 2012
[2]生物可降解稀土镁合金血管支架无缝管材的制备技术及性能研究[D]. 李伟.重庆大学 2011
本文编号：3541599
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3541599.html
