鎂基復(fù)合材料（Magnesium matrix composites,MMCs）具有比強(qiáng)度高、比模量高、密度小和熱穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)點,成為航空航天、國防、交通運輸、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域裝備輕量化的首選。石墨烯納米片（Graphene nanoplatelets,GNPs）具備優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)特性,是MMCs理想的增強(qiáng)體。根據(jù)混合定律,用GNPs作為納米增強(qiáng)體制備的MMCs將具備極其出色的性能。然而當(dāng)前國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的制備工藝（如粉末冶金、熔體攪拌等）限制了GNPs/鎂基復(fù)合材料的性能提升及推廣應(yīng)用,原因如下:GNPs在基體中團(tuán)聚、不良界面反應(yīng)及制備工藝復(fù)雜。針對以上問題,開展新型鑄造制備技術(shù)研究,探索GNPs與鎂合金均勻化復(fù)合集成工藝,縮短制備工藝循環(huán)時間及成型復(fù)雜構(gòu)件,有望實現(xiàn)GNPs/鎂基復(fù)合材料大批量實際應(yīng)用。本文采用半固態(tài)注射成型鑄造法制備GNPs/AZ91D鎂基復(fù)合材料（GNPs/AZ91D magnesium matrix composites,AZ91D-GNPs MMCs）,研究復(fù)合材料的制備工藝、力學(xué)性能及微觀形貌之間的關(guān)系,揭示GNPs均勻分散機(jī)制、斷裂機(jī)理及強(qiáng)化... 

【文章來源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1.緒論
    1.1 鎂基復(fù)合材料
        1.1.1 鎂基復(fù)合材料的增強(qiáng)體
        1.1.2 增強(qiáng)體與基體的界面結(jié)合
        1.1.3 鎂基復(fù)合材料的發(fā)展方向
    1.2 石墨烯
    1.3 石墨烯納米片/鎂基復(fù)合材料
        1.3.1 濕法混合GNPs分散技術(shù)
        1.3.2 球磨處理GNPs分散技術(shù)
        1.3.3 熔體攪拌制備技術(shù)
        1.3.4 粉末冶金制備技術(shù)
        1.3.5 界面反應(yīng)
        1.3.6 強(qiáng)化機(jī)制
    1.4 半固態(tài)注射成型鑄造技術(shù)
        1.4.1 半固態(tài)注射成型鑄造技術(shù)的原理
        1.4.2 半固態(tài)注射成型鑄造技術(shù)的特點
        1.4.3 半固態(tài)注射成型鑄造技術(shù)的應(yīng)用
    1.5 選題的背景及意義
    1.6 本文主要研究內(nèi)容
2.實驗過程及工藝方法
    2.1 實驗材料
    2.2 制備工藝
        2.2.1 V型混粉機(jī)混料
        2.2.2 半固態(tài)注射成型鑄造
    2.3 分析測試方法
        2.3.1 光學(xué)顯微鏡分析（OM）
        2.3.2 掃描電子顯微鏡分析（SEM）
        2.3.3 透射電子顯微鏡分析（TEM/HRTEM）
        2.3.4 拉曼光譜分析（Raman spectroscopy）
        2.3.5 X射線衍射儀分析（XRD）
        2.3.6 背散射電子衍射分析（EBSD）
        2.3.7 力學(xué)性能測試
        2.3.8 孔隙率測試
    2.4 實驗設(shè)計
3.半固態(tài)注射成型鑄造法制備GNPs/AZ91D鎂基復(fù)合材料
    3.1 引言
    3.2 GNPs與 AZ91D鎂合金顆�；炝�
        3.2.1 GNPs的微觀形貌
        3.2.2 混料前后AZ91D鎂合金顆粒表征
    3.3 鑄造成型過程中復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)演化
    3.4 GNPs/AZ91D鎂基復(fù)合材料的微觀組織及形貌
        3.4.1 微觀形貌分析
        3.4.2 物相分析
        3.4.3 拉伸斷口形貌
    3.5 本章小結(jié)
4.GNPs含量和料管溫度對復(fù)合材料微觀形貌及性能的影響
    4.1 引言
    4.2 GNPs含量和料管溫度對復(fù)合材料微觀形貌的影響
    4.3 不同GNPs含量下物相分析
    4.4 GNPs含量和料管溫度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
        4.4.1 預(yù)測模型的建立
        4.4.2 交互作用對抗拉強(qiáng)度和延伸率的影響分析
        4.4.3 交互作用對維氏硬度和孔隙率的影響分析
        4.4.4 鑄造成型壓力的影響分析
        4.4.5 預(yù)測值與實驗值的比較
    4.5 鑄造成型過程工藝優(yōu)化
    4.6 本章小結(jié)
5.螺桿攪拌速率和注射速度對復(fù)合材料微觀形貌及性能的影響
    5.1 引言
    5.2 螺桿攪拌速率分析
        5.2.1 螺桿攪拌速率對復(fù)合材料微觀形貌的影響
        5.2.2 螺桿攪拌速率對GNPs分散程度的影響
    5.3 注射速度分析
        5.3.1 注射速度對復(fù)合材料微觀形貌的影響
        5.3.2 注射速度對GNPs分散的影響
    5.4 螺桿攪拌速率和注射速度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響
        5.4.1 預(yù)測模型的建立
        5.4.2 交互作用對孔隙率和維氏硬度的影響分析
        5.4.3 交互作用對抗拉強(qiáng)度和延伸率的影響分析
        5.4.4 預(yù)測值與實驗值的比較
    5.5 鑄造成型過程工藝優(yōu)化
    5.6 本章小結(jié)
6.半固態(tài)注射成型鑄造過程中GNPs分散機(jī)理分析
    6.1 引言
    6.2 AZ91D-chips與 GNPs攪拌混合
    6.3 螺桿攪拌過程
    6.4 高速注射混合漿料
    6.5 半固態(tài)注射成型鑄造法與其他制備工藝比較
        6.5.1 GNPs的均勻分散性
        6.5.2 強(qiáng)化效率和制備效率
    6.6 本章小結(jié)
7.界面結(jié)構(gòu)及強(qiáng)化機(jī)制
    7.1 引言
    7.2 界面結(jié)構(gòu)
        7.2.1 GNPs/Mg界面
17Al₁₂ 界面和GNPs/MgO界面">        7.2.2 GNPs/Mg₁₇Al₁₂ 界面和GNPs/MgO界面
Nano和 MgO_Nano/GNPs界面">        7.2.3 Mg/MgO_Nano和 MgO_Nano/GNPs界面
    7.3 斷裂機(jī)理
    7.4 強(qiáng)化機(jī)制
    7.5 本章小結(jié)
8.結(jié)論與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及所取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]擠壓鑄造壓力對6061鋁合金鑄件組織及力學(xué)性能的影響[J]. 李魯,吉澤升,姜博,徐松,許紅雨,張永冰.  熱加工工藝. 2019(09)
[3]觸變注射成形法制備石墨烯納米片增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料[J]. 張婷,趙宇宏,陳利文,梁建權(quán),李沐奚,侯華.  金屬學(xué)報. 2019(05)
[4]連續(xù)碳纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料制備工藝研究[J]. 孫振明,胡小石,張春雷,蔣博,王曉軍.  上海航天. 2019(02)
[5]航天先進(jìn)輕合金材料及成形技術(shù)研究綜述[J]. 李中權(quán),肖旅,李寶輝,王先飛.  上海航天. 2019(02)
[6]純銅質(zhì)蛇形通道復(fù)合處理對A390鋁合金顯微組織的影響[J]. 范菁,毛衛(wèi)民,王冰坤,閆鵬宇.  特種鑄造及有色合金. 2019(04)
[7]石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研究現(xiàn)狀及其界面問題熱力學(xué)分析[J]. 黃樸,韋德滿,陳孝陽,周治文,許征兵,曾建民.  鑄造技術(shù). 2018(08)
[8]鎂基復(fù)合材料研究進(jìn)展及新思路[J]. 何陽,袁秋紅,羅嵐,京玉海,劉勇.  航空材料學(xué)報. 2018(04)
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[10]基于響應(yīng)面法的鋁合金間接擠壓鑄造工藝研究[J]. 陳利文,侯華,靳玉春,趙宇宏,康永生.  稀有金屬材料與工程. 2018(04)

博士論文
[1]石墨烯/銅復(fù)合材料的制備、組織及力學(xué)性能研究[D]. 張丹丹.燕山大學(xué) 2016
[2]納米碳材料增強(qiáng)AZ91鎂基復(fù)合材料制備與性能研究[D]. 袁秋紅.南昌大學(xué) 2016
[3]壓鑄充型過程卷氣及壓室預(yù)結(jié)晶組織的數(shù)值模擬研究[D]. 畢成.清華大學(xué) 2016
[4]運用響應(yīng)曲面法優(yōu)化有機(jī)污染物吸附過程參數(shù)及其吸附平衡和動力學(xué)研究[D]. 程正軍.西南石油大學(xué) 2015
[5]鎂基復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能研究[D]. Muhammad Rashad.重慶大學(xué) 2014
[6]觸變注射成形鎂合金組織和性能研究及成形模擬[D]. 張友法.吉林大學(xué) 2008
[7]AZ91D鎂合金半固態(tài)觸變注射組織與工藝研究[D]. 崔曉鵬.吉林大學(xué) 2006

碩士論文
[1]石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織及性能研究[D]. 趙鵬.南昌航空大學(xué) 2017
[2]高體分SiCp/Al復(fù)合材料致密化工藝及組織性能研究[D]. 蔡翔.湖南大學(xué) 2017
[3]石墨烯微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料組織與性能的研究[D]. 羅昊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]超聲輔助半固態(tài)攪拌摩擦加工工藝機(jī)理及組織演變[D]. 楊鵬.沈陽航空航天大學(xué) 2015
[5]基于響應(yīng)面法數(shù)值試驗的小半徑彎管成形研究[D]. 溫馨.上海交通大學(xué) 2015
[6]SiCp/AZ91D鎂基復(fù)合材料時效行為研究[D]. 杜俊峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[7]CNTs/Mg復(fù)合材料攪拌摩擦加工制備及阻尼性能研究[D]. 席利歡.南昌航空大學(xué) 2013
[8]半連續(xù)鑄造AZ31和AZ61鎂合金大鑄錠組織和性能均勻性研究[D]. 陶健全.重慶大學(xué) 2012
[9]活性碳納米管對纖維復(fù)合材料界面及力學(xué)性能影響[D]. 李曉超.北京化工大學(xué) 2011
[10]觸變注射成形過程中鎂合金漿料演變規(guī)律及其組織性能[D]. 廖銳麗.吉林大學(xué) 2010



本文編號：3159580