冷凍鑄造—熔滲技術(shù)制備Al 2 O 3 (-TiC)/Al合金層狀復(fù)合材料
發(fā)布時(shí)間:2020-12-05 11:52
在傳統(tǒng)金屬基復(fù)合材料領(lǐng)域,材料的強(qiáng)度和韌性是相互排斥的兩種性能,故高強(qiáng)韌材料的制備一直是金屬基復(fù)合材料研究的重點(diǎn)。仿生原理的應(yīng)用是新材料重要的發(fā)展趨勢(shì)之一,與此相關(guān)的仿珍珠貝結(jié)構(gòu)層狀復(fù)合材料的開發(fā)在最近的20年里,引起了學(xué)術(shù)界的極大關(guān)注,其中借助陶瓷漿料的冷凍鑄造獲得陶瓷坯體為制備新型互通層狀結(jié)構(gòu)的金屬/陶瓷復(fù)合材料提供了可能性。鑒于此,本文通過冷凍鑄造結(jié)合熔體浸滲技術(shù),制備新型互通層狀結(jié)構(gòu)Al2O3(-Ti C)/Al合金復(fù)合材料。并借助增強(qiáng)相種類、助燒劑種類、冷凍溫度及陶瓷固相含量的改變,來調(diào)控多孔陶瓷坯體的微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)而控制最終復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能。本文獲得的主要結(jié)果如下:(1)發(fā)現(xiàn)了利用單向冷凍鑄造法制備的Al2O3多孔陶瓷呈從下至上梯度變化的層狀結(jié)構(gòu),并且隨著初始陶瓷含量提高,冷凍溫度降低,其片層結(jié)構(gòu)越細(xì)小致密,坯體壓縮強(qiáng)度越高。助燒劑的加入對(duì)降低多孔陶瓷的燒結(jié)溫度,提高坯體強(qiáng)度有顯著作用。其中Cu O-Ti O2體系較Mg O-Al2O3-Si O2助燒效果更好,相應(yīng)坯體(30 vol.%)不僅具有較高的強(qiáng)度(97-197 MPa)和較好的結(jié)構(gòu)完整性,而且還具有較高的孔...
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:127 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 冷凍鑄造制備技術(shù)研究進(jìn)展
1.2.1 冷凍鑄造法的由來及原理
1.2.2 冷凍鑄造法的技術(shù)關(guān)鍵
1.3 金屬基復(fù)合材料
1.3.1 金屬基復(fù)合材料概述及常用制備方法
1.3.2 熔體浸滲法制備復(fù)合材料的分類
1.3.3 冰模板法制備鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
1.4 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備
2.3 樣品表征
2.3.1 多孔陶瓷線性收縮率及孔隙率的測(cè)定
2.3.2 復(fù)合材料密度測(cè)定
2.3.3 物相與組織結(jié)構(gòu)分析
2.3.4 材料性能測(cè)試與表征
第3章 冷凍鑄造法制備多孔陶瓷坯體
3.1 引言
3.2 添加不同助燒劑體系
3.2.1 冷凍鑄造法制備多孔陶瓷的典型結(jié)構(gòu)
3.2.2 助燒劑的選擇
3.2.3 不同助燒劑對(duì)多孔陶瓷坯體微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響
3.2.4 冷凍參數(shù)對(duì)多孔陶瓷坯體的影響
3.3 無助燒劑體系
3.4 本章小結(jié)
2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料的制備與性能分析">第4章 Al2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料的制備與性能分析
4.1 引言
4.2 無壓浸滲實(shí)驗(yàn)原理
2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料物相分析及微觀結(jié)構(gòu)觀察"> 4.3 Al2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料物相分析及微觀結(jié)構(gòu)觀察
4.3.1 物相分析
4.3.2 微觀結(jié)構(gòu)及能譜分析
2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料力學(xué)性能分析"> 4.4 Al2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料力學(xué)性能分析
4.4.1 壓縮強(qiáng)度
4.4.2 彎曲強(qiáng)度
4.5 本章小結(jié)
2O3(-TiC)/Al合金層狀復(fù)合材料的制備和性能分析">第5章 Al2O3(-TiC)/Al合金層狀復(fù)合材料的制備和性能分析
5.1 引言
5.2 真空-氣體壓力浸滲實(shí)驗(yàn)原理
2O3(-TiC)/ZL107層狀復(fù)合材料的制備和性能分析"> 5.3 Al2O3(-TiC)/ZL107層狀復(fù)合材料的制備和性能分析
2O3/ZL107復(fù)合材料的影響"> 5.3.1 添加不同助燒劑對(duì)Al2O3/ZL107復(fù)合材料的影響
2O3/ZL107復(fù)合材料的影響"> 5.3.2 添加不同含量TiC對(duì)Al2O3/ZL107復(fù)合材料的影響
2O3(-TiC)/ZL205A層狀復(fù)合材料的制備和性能分析"> 5.4 Al2O3(-TiC)/ZL205A層狀復(fù)合材料的制備和性能分析
2O3/ZL205A復(fù)合材料力學(xué)性能的影響"> 5.4.1 添加不同助燒劑對(duì)Al2O3/ZL205A復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
2O3-TiC/ZL205A雙相增強(qiáng)層狀復(fù)合材料"> 5.4.2 Al2O3-TiC/ZL205A雙相增強(qiáng)層狀復(fù)合材料
5.5 層狀復(fù)合材料失效機(jī)制分析
5.5.1 彎曲斷裂機(jī)制分析
5.5.2 壓縮斷裂機(jī)制分析
5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]醇類添加劑對(duì)冷凍澆注陶瓷的多孔結(jié)構(gòu)及形貌的影響(英文)[J]. 曾婧,張妍,周科朝,張斗. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(03)
[2]新型復(fù)合材料拍門應(yīng)用前景分析[J]. 陳堅(jiān),陳亞平. 中國(guó)水利. 2012(12)
[3]Si對(duì)TiC在鋁熔體中穩(wěn)定性的影響(英文)[J]. 丁海民,劉相法. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(07)
[4]熔體浸滲法制備金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 李含建,徐志峰,蔡長(zhǎng)春,吳蒙. 熱加工工藝. 2010(18)
[5]水基料漿冷凍澆注成型多孔陶瓷孔結(jié)構(gòu)研究[J]. 胡利明,唐婕,陳玉峰,陳文. 人工晶體學(xué)報(bào). 2009(02)
[6]真空變壓力浸滲法制備高體積分?jǐn)?shù)SiC_p/Al復(fù)合材料[J]. 徐志鋒,余歡,蔡長(zhǎng)春,胡美忠,嚴(yán)青松,萬紅,鄭玉惠. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2006(09)
[7]TiC/TiN/Al2O3復(fù)合陶瓷的研究進(jìn)展[J]. 任萍萍,劉寧,許育東,陳名海. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(01)
[8]短碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的擠壓浸滲工藝[J]. 張廣安,羅守靖,田文彤. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2002(03)
[9]擠壓態(tài)SiC_W/Al復(fù)合材料彈性模量的超聲波研究[J]. 姜傳海,吳建生,王德尊. 無損檢測(cè). 2002(03)
[10]氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]. 李江,潘裕柏,寧金威,黃智勇,郭景坤. 中國(guó)陶瓷. 2001(05)
博士論文
[1]TiAl3/Ti3AlC2/Al2O3復(fù)合材料制備及其耐鋁液熔蝕—磨損性能研究[D]. 肖華強(qiáng).華南理工大學(xué) 2013
[2]Al2O3陶瓷基層狀復(fù)合材料的制備和性能研究[D]. 黃康明.華南理工大學(xué) 2011
碩士論文
[1]冷凍鑄造—熔滲技術(shù)制備層狀A(yù)l-Si(-Mg)/Al2O3復(fù)合材料[D]. 奚巨偉.吉林大學(xué) 2014
[2]氧化鋁顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研究[D]. 鄭劉斌.北方工業(yè)大學(xué) 2013
[3]陶瓷剛玉磨料制備工藝的研究[D]. 駱苗地.天津大學(xué) 2012
[4]納米TiN/SiCw增強(qiáng)碳化硅陶瓷的制備[D]. 朱瀟怡.浙江大學(xué) 2011
[5]增強(qiáng)體形態(tài)、分布對(duì)鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能影響的研究[D]. 王韜.上海交通大學(xué) 2010
[6]Al2O3顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究[D]. 朱瑞杰.山東理工大學(xué) 2008
[7]PVC壓延類柔性復(fù)合材料的疲勞性能研究[D]. 崔少霞.東華大學(xué) 2008
[8]熱擠壓對(duì)AZ91和SiCp/AZ91復(fù)合材料組織與力學(xué)性能的影響[D]. 張海峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[9]水基碳化硅/炭黑料漿冷凍澆注成型工藝研究[D]. 唐婕.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院 2003
本文編號(hào):2899409
【文章來源】:吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:127 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 引言
1.2 冷凍鑄造制備技術(shù)研究進(jìn)展
1.2.1 冷凍鑄造法的由來及原理
1.2.2 冷凍鑄造法的技術(shù)關(guān)鍵
1.3 金屬基復(fù)合材料
1.3.1 金屬基復(fù)合材料概述及常用制備方法
1.3.2 熔體浸滲法制備復(fù)合材料的分類
1.3.3 冰模板法制備鋁基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
1.4 本文研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
2.1 實(shí)驗(yàn)材料
2.2 實(shí)驗(yàn)方法及設(shè)備
2.3 樣品表征
2.3.1 多孔陶瓷線性收縮率及孔隙率的測(cè)定
2.3.2 復(fù)合材料密度測(cè)定
2.3.3 物相與組織結(jié)構(gòu)分析
2.3.4 材料性能測(cè)試與表征
第3章 冷凍鑄造法制備多孔陶瓷坯體
3.1 引言
3.2 添加不同助燒劑體系
3.2.1 冷凍鑄造法制備多孔陶瓷的典型結(jié)構(gòu)
3.2.2 助燒劑的選擇
3.2.3 不同助燒劑對(duì)多孔陶瓷坯體微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響
3.2.4 冷凍參數(shù)對(duì)多孔陶瓷坯體的影響
3.3 無助燒劑體系
3.4 本章小結(jié)
2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料的制備與性能分析">第4章 Al2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料的制備與性能分析
4.1 引言
4.2 無壓浸滲實(shí)驗(yàn)原理
2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料物相分析及微觀結(jié)構(gòu)觀察"> 4.3 Al2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料物相分析及微觀結(jié)構(gòu)觀察
4.3.1 物相分析
4.3.2 微觀結(jié)構(gòu)及能譜分析
2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料力學(xué)性能分析"> 4.4 Al2O3/Al-Mg-Si層狀復(fù)合材料力學(xué)性能分析
4.4.1 壓縮強(qiáng)度
4.4.2 彎曲強(qiáng)度
4.5 本章小結(jié)
2O3(-TiC)/Al合金層狀復(fù)合材料的制備和性能分析">第5章 Al2O3(-TiC)/Al合金層狀復(fù)合材料的制備和性能分析
5.1 引言
5.2 真空-氣體壓力浸滲實(shí)驗(yàn)原理
2O3(-TiC)/ZL107層狀復(fù)合材料的制備和性能分析"> 5.3 Al2O3(-TiC)/ZL107層狀復(fù)合材料的制備和性能分析
2O3/ZL107復(fù)合材料的影響"> 5.3.1 添加不同助燒劑對(duì)Al2O3/ZL107復(fù)合材料的影響
2O3/ZL107復(fù)合材料的影響"> 5.3.2 添加不同含量TiC對(duì)Al2O3/ZL107復(fù)合材料的影響
2O3(-TiC)/ZL205A層狀復(fù)合材料的制備和性能分析"> 5.4 Al2O3(-TiC)/ZL205A層狀復(fù)合材料的制備和性能分析
2O3/ZL205A復(fù)合材料力學(xué)性能的影響"> 5.4.1 添加不同助燒劑對(duì)Al2O3/ZL205A復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
2O3-TiC/ZL205A雙相增強(qiáng)層狀復(fù)合材料"> 5.4.2 Al2O3-TiC/ZL205A雙相增強(qiáng)層狀復(fù)合材料
5.5 層狀復(fù)合材料失效機(jī)制分析
5.5.1 彎曲斷裂機(jī)制分析
5.5.2 壓縮斷裂機(jī)制分析
5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]醇類添加劑對(duì)冷凍澆注陶瓷的多孔結(jié)構(gòu)及形貌的影響(英文)[J]. 曾婧,張妍,周科朝,張斗. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014(03)
[2]新型復(fù)合材料拍門應(yīng)用前景分析[J]. 陳堅(jiān),陳亞平. 中國(guó)水利. 2012(12)
[3]Si對(duì)TiC在鋁熔體中穩(wěn)定性的影響(英文)[J]. 丁海民,劉相法. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(07)
[4]熔體浸滲法制備金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 李含建,徐志峰,蔡長(zhǎng)春,吳蒙. 熱加工工藝. 2010(18)
[5]水基料漿冷凍澆注成型多孔陶瓷孔結(jié)構(gòu)研究[J]. 胡利明,唐婕,陳玉峰,陳文. 人工晶體學(xué)報(bào). 2009(02)
[6]真空變壓力浸滲法制備高體積分?jǐn)?shù)SiC_p/Al復(fù)合材料[J]. 徐志鋒,余歡,蔡長(zhǎng)春,胡美忠,嚴(yán)青松,萬紅,鄭玉惠. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2006(09)
[7]TiC/TiN/Al2O3復(fù)合陶瓷的研究進(jìn)展[J]. 任萍萍,劉寧,許育東,陳名海. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(01)
[8]短碳纖維增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的擠壓浸滲工藝[J]. 張廣安,羅守靖,田文彤. 中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2002(03)
[9]擠壓態(tài)SiC_W/Al復(fù)合材料彈性模量的超聲波研究[J]. 姜傳海,吳建生,王德尊. 無損檢測(cè). 2002(03)
[10]氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景[J]. 李江,潘裕柏,寧金威,黃智勇,郭景坤. 中國(guó)陶瓷. 2001(05)
博士論文
[1]TiAl3/Ti3AlC2/Al2O3復(fù)合材料制備及其耐鋁液熔蝕—磨損性能研究[D]. 肖華強(qiáng).華南理工大學(xué) 2013
[2]Al2O3陶瓷基層狀復(fù)合材料的制備和性能研究[D]. 黃康明.華南理工大學(xué) 2011
碩士論文
[1]冷凍鑄造—熔滲技術(shù)制備層狀A(yù)l-Si(-Mg)/Al2O3復(fù)合材料[D]. 奚巨偉.吉林大學(xué) 2014
[2]氧化鋁顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研究[D]. 鄭劉斌.北方工業(yè)大學(xué) 2013
[3]陶瓷剛玉磨料制備工藝的研究[D]. 駱苗地.天津大學(xué) 2012
[4]納米TiN/SiCw增強(qiáng)碳化硅陶瓷的制備[D]. 朱瀟怡.浙江大學(xué) 2011
[5]增強(qiáng)體形態(tài)、分布對(duì)鋁基復(fù)合材料力學(xué)性能影響的研究[D]. 王韜.上海交通大學(xué) 2010
[6]Al2O3顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究[D]. 朱瑞杰.山東理工大學(xué) 2008
[7]PVC壓延類柔性復(fù)合材料的疲勞性能研究[D]. 崔少霞.東華大學(xué) 2008
[8]熱擠壓對(duì)AZ91和SiCp/AZ91復(fù)合材料組織與力學(xué)性能的影響[D]. 張海峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2007
[9]水基碳化硅/炭黑料漿冷凍澆注成型工藝研究[D]. 唐婕.中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院 2003
本文編號(hào):2899409
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