發(fā)布時(shí)間：2021-11-03 19:29

　　采用攪拌摩擦加工法制備CNTs/7075鋁基復(fù)合材料,測(cè)量并分析加工態(tài)、熱處理態(tài)試樣的熱膨脹系數(shù),并分別用ROM、Turner和Schapery模型進(jìn)行理論計(jì)算。結(jié)果表明:攪拌摩擦加工后材料的晶粒細(xì)小,CNTs的添加能進(jìn)一步細(xì)化晶粒。CNTs/7075復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)低于退火態(tài)和攪拌摩擦加工后7075鋁合金試樣的,說明攪拌摩擦加工對(duì)材料晶粒的細(xì)化及CNTs的加入可以有效地約束基體材料的熱膨脹,且隨著CNTs含量的增加,復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)呈減小趨勢(shì)。后續(xù)熱處理對(duì)CNTs/7075復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)也有影響,退火和固溶時(shí)效處理均可以降低該復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)。理論計(jì)算發(fā)現(xiàn),Turner模型計(jì)算得到的熱膨脹系數(shù)預(yù)測(cè)值最接近于實(shí)測(cè)值。 

【文章來源】：中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2017,27(02)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

鋁合金母材顯微組織

7075鋁合金原始組織，圖2所示為攪拌摩擦加工后7075鋁合金試樣(FSPed)和CNTs/7075鋁基復(fù)合材料通過EBSD呈現(xiàn)的晶粒分布形態(tài)。由圖1和圖2對(duì)比中可知，7075鋁合金在攪拌摩擦加工過程中由于受到攪拌頭強(qiáng)烈的破碎作用，晶粒得到細(xì)化。對(duì)晶粒尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明FSPed試樣和CNTs/7075試樣的平均晶粒大小分別為2.5μm和1.2μm左右，且CNTs/7075復(fù)合材料中存在部分超細(xì)晶，晶粒尺寸在0.1~1μm之間。由此可見，CNTs的添加進(jìn)一步細(xì)化了復(fù)合材料的晶粒。圖17075鋁合金母材顯微組織Fig.1Microstructureof7075aluminiumalloy圖2CNTs/7075鋁基復(fù)合材料EBSD晶粒分布圖Fig.2DistributiondiagramsofCNTs/7075compositebyEBSD:(a)7075-FSPed;(b)5%CNTs/7075composite

第27卷第2期劉奮成，等：攪拌摩擦加工CNTs/7075鋁基復(fù)合材料熱膨脹性能253圖3所示為FSPed試樣和CNTs/7075鋁基復(fù)合材料的SEM像。由圖3(a)中可以看出，7075鋁合金經(jīng)攪拌摩擦加工后細(xì)化的晶界處出現(xiàn)二次相顆粒，圖3(b)由于晶粒過于細(xì)小，晶界處二次相難以觀察，但整個(gè)圖中存在大量的二次相顆粒。由圖3(a)中還可以看到母材中大顆粒難溶二次相在FSP過程中被攪碎分散在基體中，在熱處理過程中攪碎的二次相更易回溶形成更充足的過飽和固溶體，在時(shí)效過程中完全析出對(duì)基體起進(jìn)一步強(qiáng)化作用。圖3加工態(tài)試樣的SEM像Fig.3SEMimagesofas-producedsamples:(a)7075-FSPed;(b)CNTs/7075composite2.2CNTs/7075復(fù)合材料線膨脹性能圖4所示為退火態(tài)7075鋁合金、攪拌摩擦加工后7075試樣以及不同體積分?jǐn)?shù)CNTs增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)隨著溫度的變化曲線。由圖4中可看出，各試樣的熱膨脹系數(shù)都隨著溫度的升高而變大，但攪拌摩擦加工后的7075試樣和CNTs/7075鋁基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)明顯低于退火態(tài)7075鋁合金基材的熱膨脹系數(shù)，同時(shí)隨著CNTs含量的增加，復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)呈現(xiàn)減小趨勢(shì)，這說明攪拌摩擦加工和增強(qiáng)相CNTs的添加均能夠有效地降低材料的熱膨脹性能。熱膨脹是固體材料受熱后晶格點(diǎn)陣的非簡(jiǎn)諧振動(dòng)加劇而引起的容積膨脹。對(duì)復(fù)合材料而言，材料的熱圖47075-O、7075-FSPed和CNTs/7075的熱膨脹系數(shù)隨溫度變化曲線Fig.4Variationofthermalexpansioncoefficientof7075-O，7075-FSPedandCNTs/7075compositesampleswiththetemperature膨脹系數(shù)(CTE)是由基體的熱膨脹系數(shù)、增強(qiáng)相的熱膨脹系數(shù)以及增強(qiáng)體通過基體與增強(qiáng)體界面對(duì)基體的制約程度決定的[11]。隨著溫度升高，一方面，鋁合金的熱膨脹系數(shù)隨著溫度的升高而增大，另一方?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓制備MWCNTs/Al復(fù)合材料的界面微觀結(jié)構(gòu)[J]. 林毛古,徐衛(wèi)平,柯黎明,劉強(qiáng).  中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào). 2015(01)
[2]Effect of Carbon Nanotube Orientation on Mechanical Properties and Thermal Expansion Coefficient of Carbon Nanotube-Reinforced Aluminum Matrix Composites[J]. Z.Y.Liu,B.L.Xiao,W.G.Wang,Z.Y.Ma.  Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[3]攪拌摩擦加工MWCNTs/AZ80復(fù)合材料熱膨脹性能研究[J]. 劉奮成,劉強(qiáng),簡(jiǎn)曉光,柯黎明.  熱加工工藝. 2013(18)
[4]Cf/Mg復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)及其計(jì)算[J]. 宋美慧,武高輝,王寧,張貴一.  稀有金屬材料與工程. 2009(06)
[5]熱處理對(duì)高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Cu熱膨脹性能的影響[J]. 陳國(guó)欽,修子揚(yáng),朱德智,張強(qiáng),武高輝.  材料熱處理學(xué)報(bào). 2009(02)
[6]SiCp/Cu復(fù)合材料熱膨脹性能研究[J]. 朱德智,李鳳珍,陳國(guó)欽,張強(qiáng),武高輝.  哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2005(02)

博士論文
[1]電子封裝用SiCp/Cu復(fù)合材料的微觀組織與性能研究[D]. 王常春.山東大學(xué) 2007

碩士論文
[1]碳納米管增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料擠壓線材的性能研究[D]. 熊其平.南昌航空大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3474220