天然貝殼是由納米級(jí)尺度的軟硬相片層交替堆積而成,這一特定的結(jié)構(gòu)使其在韌性方面比同組分的均勻材料提高了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。受天然貝殼軟硬相片層結(jié)構(gòu)的啟發(fā),本論文采用冷凍鑄造法,制備出層狀結(jié)構(gòu)的TiC陶瓷坯體,通過對(duì)漿料濃度的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)了對(duì)陶瓷坯體片層厚度和孔隙率的控制。然后采用壓力浸滲技術(shù)將熔融態(tài)Al及Al合金滲入到TiC陶瓷坯體中,制備出軟硬相片層交替排列的Al/TiC及Al合金（6061Al、ZL107）/TiC層狀復(fù)合材料。最終制備出的Al/TiC層狀復(fù)合材料既具有優(yōu)秀的韌性,也具有良好的強(qiáng)度,達(dá)到了仿高強(qiáng)韌性生物材料的目的。其中,本文主要研究結(jié)果如下:（1）隨TiC含量從15vol.%、25vol.%增加到35vol.%,陶瓷片層逐漸變厚,坯體抗壓強(qiáng)度提高。同時(shí),發(fā)現(xiàn)陶瓷片層的一側(cè)存在連接相鄰片層的陶瓷橋連,這有利于控制金屬與陶瓷片層間的剪切力,提高金屬與陶瓷片層間的摩擦阻力,進(jìn)而提高坯體強(qiáng)度。（2）隨陶瓷體積分?jǐn)?shù)提高,Al/TiC層狀復(fù)合材料的抗彎強(qiáng)度（355?500MPa）、線彈性斷裂韌性KIC(13.6?15.8MPa·m^1/2)、抗拉強(qiáng)度（160?304MPa... 

【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)】：83 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 冷凍鑄造法原理和進(jìn)展
        1.2.1 冷凍鑄造法簡(jiǎn)介
        1.2.2 冷凍鑄造的原理
        1.2.3 冷凍鑄造法的加工過程
    1.3 金屬基層狀復(fù)合材料的制備工藝及研究進(jìn)展
        1.3.1 金屬基層狀復(fù)合材料簡(jiǎn)介
        1.3.2 金屬基層狀復(fù)合材料的制備工藝
        1.3.3 金屬基層狀復(fù)合材料的研究進(jìn)展
    1.4 金屬基層狀復(fù)合材料的斷裂行為
        1.4.1 金屬基層狀復(fù)合材料的增韌
        1.4.2 金屬基層狀復(fù)合材料的增韌機(jī)制
        1.4.3 金屬基層狀復(fù)合材料斷裂行為的研究
    1.5 研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)原料
    2.2 實(shí)驗(yàn)裝置
    2.3 復(fù)合材料制備方法
        2.3.1 Al/TiC層狀復(fù)合材料
        2.3.2 顆粒均勻分布的Al-TiC復(fù)合材料
    2.4 復(fù)合材料的表征
        2.4.1 復(fù)合材料密度
        2.4.2 微觀結(jié)構(gòu)及物相
        2.4.3 彈性模量
        2.4.4 抗彎強(qiáng)度
        2.4.5 斷裂韌性K_(IC)與K_(JC)
        2.4.6 斷裂功
        2.4.7 抗拉強(qiáng)度
第3章 Al/TiC層狀復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與斷裂行為
    3.1 引言
    3.2 TiC坯體和Al/TiC層狀復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.1 TiC坯體的微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.2 Al/TiC層狀復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)
    3.3 Al/TiC層狀復(fù)合材料的力學(xué)性能
        3.3.1 抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性
        3.3.2 抗拉強(qiáng)度
    3.4 Al/TiC層狀復(fù)合材料斷口形貌
        3.4.1 抗彎測(cè)試斷口形貌
        3.4.2 抗拉測(cè)試斷口形貌
    3.5 Al/TiC層狀復(fù)合材料的斷裂行為
        3.5.1 原位拉伸觀察
        3.5.2 斷裂行為差異
        3.5.3 抗彎截?cái)鄬?shí)驗(yàn)
        3.5.4 增韌機(jī)制
    3.6 粉末冶金法制備顆粒彌散增強(qiáng)Al?TiC復(fù)合材料
        3.6.1 微觀結(jié)構(gòu)
        3.6.2 力學(xué)性能
        3.6.3 抗彎測(cè)試斷口形貌
        3.6.4 層狀復(fù)合材料與均勻復(fù)合材料斷裂行為對(duì)比
    3.7 本章小結(jié)
第4章 Al合金/TiC層狀復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能
    4.1 引言
    4.2 6061Al/TiC層狀復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能
        4.2.1 微觀結(jié)構(gòu)
        4.2.2 力學(xué)性能
        4.2.3 斷口形貌
        4.2.4 與Al/TiC層狀復(fù)合材料斷裂行為對(duì)比
    4.3 ZL107/TiC層狀復(fù)合材料力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)
        4.3.1 力學(xué)性能
        4.3.2 微觀結(jié)構(gòu)
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及在攻讀碩士期間所取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Preparation of High-Strength Al–Mg–Si/Al2O3 Composites with Lamellar Structures Using Freeze Casting and Pressureless Infiltration Techniques[J]. Ping Shen,Juwei Xi,Yujie Fu,Alateng Shaga,Chang Sun,Qichuan Jiang.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[2]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)
[3]擠壓態(tài)SiCW/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)
[4]JR曲線測(cè)試方法[J]. 官忠信,劉亮,楊南生.  固體力學(xué)學(xué)報(bào). 1988(02)



本文編號(hào)：3189440