铝基非晶合金泡沫材料的制备与性能研究

发布时间：2017-09-01 19:15

  本文关键词：铝基非晶合金泡沫材料的制备与性能研究

  更多相关文章： 铝基非晶合金泡沫 放电等离子烧结 微观结构 力学性能 烧结机制

【摘要】：本文采用高能球磨制备Al-Cu-Ti非晶粉末,在此基础上,以NaCl作为造孔剂,采用放电等离子烧结技术(SPS)成功制备出了孔隙率高于65%的铝基非晶合金泡沫材料。论文系统研究了烧结工艺参数、NaCl尺寸及NaCl含量对上述材料的微观结构和性能的影响,以及其在室温准静态压缩加载下的变形和断裂行为。主要研究结果如下:研究结果表明,30h高能球磨制备的Al-Cu-Ti非晶粉末整体表现出良好非晶态特征,仅存在少量的TiH2晶化相。SPS烧结过程中,随着烧结温度、压力及保温时间的增加,铝基非晶合金泡沫材料的晶化相种类增加,晶化程度提高;而且,高温、高压及长时间保温可以提高粉末间的扩散程度,使颗粒间的结合力增加,减少颗粒间细微孔洞的的数量,提高铝基非晶合金泡沫材料的致密度。在室温轴向准静态压缩条件下,铝基非晶合金泡沫材料的应力-应变曲线表现出锯齿状特征,有明显的变形区及孔隙坍塌平台区,但孔隙致密区并不明显。结果表明压力和保温时间的增加可以增加铝基非晶合金泡沫材料的抗压强度,但烧结温度对其影响不大。铝基非晶合金泡沫材料呈典型的脆性断裂,裂纹易在孔洞皱纹及颗粒结合不充分处萌生及扩展。在保证孔隙率的要求下,NaCl的含量的降低可以提高铝基非晶合金泡沫材料的强度,制得最高强度可达28.3MPa;NaCl的尺寸越小,孔洞越易发生闭合和致密,能量吸收率越好。同时,NaCl尺寸的降低会减小孔隙率和孔径尺寸,促使孔洞分布均匀,减小受力不均匀性,但会增加铝基非晶合金泡沫材料的晶化程度;NaCl含量的降低减少Al-Cu-Ti非晶粉末在烧结过程中出现的电流密集区,促进铝基非晶泡沫的非晶化程度。本文探索了铝基非晶泡沫材料的制备工艺和结构性能特征,为轻质泡沫非晶的研究奠定了基础。
【关键词】：铝基非晶合金泡沫 放电等离子烧结 微观结构 力学性能 烧结机制
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG139.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-28
• 1.1 泡沫金属材料9-10
• 1.2 大块非晶合金10-17
• 1.2.1 大块非晶合金的发展11-12
• 1.2.2 大块非晶合金的结构和性能12-14
• 1.2.3 大块非晶合金的制备14-17
• 1.3 非晶合金泡沫材料17-26
• 1.3.1 非晶合金泡沫材料的发展17-18
• 1.3.2 非晶合金泡沫材料的制备18-23
• 1.3.3 非晶合金泡沫材料的结构和性能23-24
• 1.3.4 非晶合金泡沫材料的变形机制24-26
• 1.4 论文研究的目的和意义26-27
• 1.5 论文研究的主要内容27-28
• 第二章 铝基非晶合金泡沫的制备与表征28-36
• 2.1 铝基非晶合金粉末的制备28-29
• 2.2 铝基非晶合金泡沫的制备29-34
• 2.2.1 粉末预处理29-31
• 2.2.2 放电等离子烧结制备铝基非晶合金泡沫材料31-34
• 2.2.3 铝基非晶合金泡沫的形成34
• 2.3 铝基非晶合金泡沫的表征34-36
• 2.3.1 相结构34
• 2.3.2 微观结构34
• 2.3.3 性能测试34-35
• 2.3.4 孔隙率35
• 2.3.5 相对密度35-36
• 第三章 铝基非晶合金泡沫的微观结构36-53
• 3.1 引言36
• 3.2 实验36-37
• 3.3 铝基非晶合金粉末的微观结构37-38
• 3.4 烧结温度的影响规律38-44
• 3.4.1 烧结温度对相结构的影响38-41
• 3.4.2 烧结温度对微观结构的影响41-43
• 3.4.3 烧结温度对相对密度的影响43-44
• 3.5 烧结压力的影响规律44-49
• 3.5.1 烧结压力对相结构的影响44-45
• 3.5.2 烧结压力对微观结构的影响45-47
• 3.5.3 烧结压力对相对密度的影响47-49
• 3.6 保温时间的影响规律49-51
• 3.6.1 保温时间对相结构的影响49-50
• 3.6.2 保温时间对微观结构的影响50
• 3.6.3 保温时间对相对密度的影响50-51
• 3.7 小结51-53
• 第四章 铝基非晶合金泡沫的力学性能和微观变形机制53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 实验53
• 4.3 铝基非晶合金泡沫的力学性能53-56
• 4.4 铝基非晶合金泡沫的微观变形机制56-60
• 4.5 小结60-61
• 第五章 铝基非晶合金泡沫的微观烧结机制61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 实验61
• 5.3 NaCl造孔剂对力学性能的影响61-64
• 5.3.1 NaCl造孔剂含量61-63
• 5.3.2 NaCl造孔剂尺寸63-64
• 5.4 NaCl造孔剂与铝基非晶合金粉末的相互作用64-70
• 5.4.1 相结构的变化规律64-66
• 5.4.2 微观结构的变化规律66-69
• 5.4.3 孔隙率的变化规律69-70
• 5.5 小结70-71
• 结论71-73
• 参考文献73-81
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 袁子洲;王冰霞;梁卫东;陈学定;;高能球磨制备非晶粉末的形成机理及形成能力的研究综述[J];粉末冶金工业;2006年01期

2 杨振海,罗丽芬,陈开斌,王跃勇,邱竹贤,吴岩;泡沫铝技术的国内外进展[J];轻金属;2004年06期

3 马海健;;铁基非晶合金耐腐蚀性能研究进展[J];潍坊学院学报;2012年02期

4 张青绒;李金山;王一川;寇宏超;胡锐;周廉;傅恒志;;Ni对Mg-Cu-Tb非晶合金形成及力学性能的影响[J];中国有色金属学报;2007年02期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 姜斌;粉末冶金—添加造孔剂法制备开孔泡沫铝及其性能研究[D];天津大学;2006年

2 王春芳;Zr_（41）Ti_（14）Cu_（13）Ni_（10）Be_（22）泡沫非晶的制备及性能研究[D];燕山大学;2008年

，

本文编号：773909