鈦基復(fù)合材料（TMCs）具有高比強(qiáng)度、高比模量和優(yōu)異的耐高溫能力,符合航空航天飛行器、高性能汽車等領(lǐng)域?qū)p質(zhì)耐熱高強(qiáng)結(jié)構(gòu)材料的性能要求。然而傳統(tǒng)增強(qiáng)相均勻分布TMCs的強(qiáng)度與塑（韌）性之間存在倒置關(guān)系,極大地限制了TMCs的實際應(yīng)用。為解決該瓶頸問題,本文選擇一維碳納米管（CNTs）和二維石墨烯（graphene）作為高效增強(qiáng)相,利用可控球磨結(jié)合放電等離子體燒結(jié)（SPS）技術(shù)構(gòu)建了層狀微觀結(jié)構(gòu),并最終制備出石墨烯/CNTs混雜增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。首先,建立了球磨工藝參數(shù)與撞擊能量/頻率的定量關(guān)系,并通過ABAQUS有限元數(shù)值模擬,研究了不同球磨工藝參數(shù)下Ti粉的形態(tài)與徑厚比演變規(guī)律,并通過實驗進(jìn)行了對比驗證即利用并利用掃描電子顯微鏡（SEM）系統(tǒng)表征了不同球磨工藝下Ti粉的形態(tài)與徑厚比演變情況,同時利用X射線光電子能譜儀（XPS）、拉曼光譜儀對球磨后的石墨烯與CNTs分布與存在狀態(tài)進(jìn)行了表征;隨后,通過Material Studio軟件結(jié)合第一性原理計算研究了SPS燒結(jié)態(tài)的石墨烯/Ti界面情況。進(jìn)而通過優(yōu)化的球磨與SPS燒結(jié)工藝,制備出石墨烯/CNTs混雜增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料。ABAQUS有... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 石墨烯/CNTs增強(qiáng)復(fù)合材料制備現(xiàn)狀
        1.2.1 水熱法
        1.2.2 粉末冶金法
        1.2.3 機(jī)械混合法
        1.2.4 沉積法
        1.2.5 原位生長法
    1.3 石墨烯/CNTs混雜增強(qiáng)復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 石墨烯與CNTs的協(xié)同分散
        1.3.2 C與Ti的界面結(jié)合與界面反應(yīng)
        1.3.3 層狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)建
    1.4 主要研究內(nèi)容
第2章 試驗材料及試驗方法
    2.1 試驗材料
    2.2 研究方案
    2.3 石墨烯/CNTs混雜增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料組織表征與研究方法
        2.3.1 材料組織與結(jié)構(gòu)表征
        2.3.2 Ti粉預(yù)先球磨有限元數(shù)值模擬
        2.3.3 SPS燒結(jié)的CASTEP分子動力學(xué)研究
第3章 Ti粉球磨變形過程數(shù)值模擬研究
    3.1 引言
    3.2 球磨過程基本參數(shù)的計算
        3.2.1 磨球轉(zhuǎn)動線速度計算
        3.2.2 磨球撞擊頻率計算
        3.2.3 磨球撞擊能量計算
    3.3 Ti粉球磨變形過程模擬結(jié)果分析
        3.3.1 球磨參數(shù)對粉末徑厚比的影響規(guī)律
        3.3.2 粉末形態(tài)與應(yīng)力應(yīng)變分布
        3.3.3 粉末表面粗糙度研究
    3.4 本章小結(jié)
第4章 石墨烯/Ti界面SPS燒結(jié)第一性原理研究
    4.1 引言
    4.2 第一性原理計算理論
    4.3 石墨烯/Ti界面模型構(gòu)建
        4.3.1 石墨烯模型構(gòu)建
        4.3.2 Ti結(jié)構(gòu)模型建立
        4.3.3 石墨烯/Ti界面模型建立
    4.4 SPS燒結(jié)溫度對石墨烯/Ti界面的影響
    4.5 本章小結(jié)
第5章 石墨烯/CNTs混雜增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制備
    5.1 前言
    5.2 （石墨烯+CNTs）/Ti復(fù)合粉體的制備
        5.2.1 鈦粉的預(yù)先球磨
        5.2.2 CNTs與石墨烯的分散
        5.2.3 （石墨烯+CNTs）/Ti復(fù)合薄片的制備
    5.3 （石墨烯+CNTs）/Ti復(fù)合薄片的SPS燒結(jié)
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]球磨工藝對原位合成碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料微觀組織和力學(xué)性能的影響[J]. 楊旭東,陳亞軍,師春生,趙乃勤.  材料工程. 2017(09)
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[7]球磨法制備納米碳管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J]. 王曉飛,蔡曉蘭,張代明,王開軍.  材料導(dǎo)報. 2010(11)
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碩士論文
[1]石墨烯/Ti基復(fù)合材料界面性質(zhì)和力學(xué)行為的原子尺度模擬[D]. 陳斌溢.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2019
[2]石墨烯/Al基復(fù)合材料界面性質(zhì)與電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究[D]. 劉越.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[3]石墨烯增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的第一性原理研究[D]. 何小晶.中北大學(xué) 2018



本文編號：3152304