【摘要】：本文采用旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓工藝(Rotating Friction Extrusion Processing,RFEP)成功制備了體積分?jǐn)?shù)為0.75vol%~5.56vol%的碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合棒材((MWCNTs/Al))及MWCNTs(Multi-walled Carbon nanotubes)和SiCp(Silicon Carbide Particles)體積配比分別為5:1、4:1、3:1、1:1、1:3的二元顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料,分析了工藝參數(shù)(攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度n(rpm)、送料速度v(mm/s))、攪拌頭形貌、碳納米管體積分?jǐn)?shù)對MWCNTs/Al宏觀形貌及性能的影響,并著重研究MWCNTs和SiCp混合配比變化對復(fù)合棒材抗拉強(qiáng)度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,采用旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓技術(shù)可以制備出成形較好的MWCNTs/ZL114A復(fù)合棒材。隨旋轉(zhuǎn)速度n增大,復(fù)合棒材抗拉強(qiáng)度及延伸率均先增大后減小。當(dāng)n=435rpm,v=0.6mm/s時(shí),復(fù)合棒材成形較好,中心區(qū)組織均勻,抗拉強(qiáng)度及延伸率均優(yōu)于其他參數(shù),不合適的熱輸入是復(fù)合棒材力學(xué)性能下降的主要原因。攪拌針級數(shù)越多,復(fù)合棒材成形越差。在單級攪拌頭作用下,復(fù)合棒材強(qiáng)度及中心區(qū)硬度均高于另外兩者。在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的左旋螺紋攪拌針作用下,塑化金屬作向下且向外的螺旋運(yùn)動。隨著攪拌針級數(shù)增加,塑化金屬由中心向外圍遷移的次數(shù)隨之增加,因此三級攪拌頭易造成孔洞缺陷。隨著MWCNTs含量的增加,棒材表面裂紋呈加劇趨勢,抗拉強(qiáng)度先增加后降低,當(dāng)MWCNTs體積分?jǐn)?shù)為1.28%時(shí),拉伸強(qiáng)度相對于母材提高了近20%,抗拉強(qiáng)度提高的可能原因是內(nèi)應(yīng)力趨于均勻化;當(dāng)MWCNTs/SiCp=4:1時(shí)復(fù)合棒材成形較好,抗拉強(qiáng)度為184MPa,相比于母材提高了近7%,增強(qiáng)相的定向排列是復(fù)合材料強(qiáng)度提高的主要原因,MWCNTs的過度破碎則導(dǎo)致復(fù)合材料強(qiáng)度降低。
[Abstract]:In this paper, the binary particle reinforced aluminum matrix composites with volume fraction of 0.75volr / 5.56vol% carbon nanotube reinforced aluminum composite bar (MWCNTs/Al) and MWCNTs (Multi-walled Carbon nanotubes) / SiCp (Silicon Carbide Particles) volume ratio of 5: 1: 4: 1 / 1: 1: 1: 3, respectively) have been successfully prepared by rotating friction extrusion (Rotating Friction Extrusion Processing,RFEP). The effects of process parameters (rotating speed of agitator n (rpm), feed rate v (morphology of mm/s), mixer head and volume fraction of carbon nanotubes) on the macroscopic morphology and properties of MWCNTs/Al were analyzed. The effect of the mixture ratio of MWCNTs and SiCp on the tensile strength of composite bar was studied. The results show that MWCNTs/ZL114A composite bar with good forming can be prepared by rotating friction extrusion. The tensile strength and elongation of the composite bar increased first and then decreased with the increase of rotation speed n. The results show that the composite bar has better forming, uniform central structure, better tensile strength and elongation than other parameters, and improper heat input is the main reason for the decline of the mechanical properties of the composite bar, when nn 435 rpm / s is 0.6mm / s, the structure of the composite bar is uniform and the tensile strength and elongation of the composite bar are better than those of the other parameters. The more the mixing needle series, the worse the forming of the composite bar. Under the action of single stage agitator, the strength and hardness of the composite bar are higher than those of the other two. The plasticized metal moves downward and outwards under the action of a clockwise rotating left screw stirring needle. With the increase of agitation needle series, the number of plasticized metal moving from the center to the periphery increases, so the third stage mixing head is easy to cause hole defects. With the increase of MWCNTs content, the surface crack of the bar increases, and the tensile strength increases first and then decreases. When the volume fraction of MWCNTs is 1.28, the tensile strength increases by nearly 20% compared with the base metal. The possible reason for the increase of the tensile strength is that the internal stress tends to homogenize. When the composite bar is formed well and the tensile strength is 184MPa, compared with the base metal, the directional arrangement of the reinforcing phase is the main reason for the increase of the strength of the composite. The excessive breakage of the composite leads to the decrease of the strength of the composite.
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB333

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9 孫世p，

本文編號：2261189