本文關(guān)鍵詞：TiNi絲增強鋁合金復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 復(fù)合材料 真空熱壓 界面 微觀組織 力學(xué)性能 相變

【摘要】：本文對TiNi絲增強鋁合金復(fù)合材料的制備方法、力學(xué)性能及彈靶侵徹變形機制進行研究。利用INSTRON萬能試驗機與霍普金森壓桿(SHPB)實驗技術(shù)對原始TiNi合金材料的靜動態(tài)力學(xué)性能進行深入分析;采用真空熱壓設(shè)備對TiNi絲增強Al合金復(fù)合材料的制備工藝方法進行研究,并結(jié)合微觀組織分析及力學(xué)性能測試獲得最佳制備工藝參數(shù);結(jié)合X射線衍射圖譜、DSC熱分析、微觀組織分析及力學(xué)性能測試等技術(shù)手段,對最佳工藝參數(shù)下所制備的TiNi/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能、微觀組織以及斷裂破壞機制進行系統(tǒng)綜合分析,并對7.62mm穿甲燃燒彈沖擊條件下TiNi/Al復(fù)合材料靶板的侵徹過程中的變形與斷裂進行了初步探究。論文研究所取得的主要結(jié)果如下:(1)Ti Ni合金原始組織主要為B2奧氏體相,存在少量的B19’馬氏體相Ti3Ni4相,相變點分別為Mf=-65.3℃、Ms=-37.1℃、As=-33.9℃、Af=-4.5℃;準(zhǔn)靜態(tài)壓縮真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線存在兩個明顯的屈服平臺,準(zhǔn)靜態(tài)拉伸與動態(tài)壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線上無屈服平臺出現(xiàn);變形過程均發(fā)生應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變,晶粒內(nèi)部均充滿平行條紋狀組織;Ti Ni合金原始材料室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸呈現(xiàn)準(zhǔn)解理斷裂混合微孔聚集型斷裂,準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和動態(tài)壓縮呈現(xiàn)解理斷裂特征,表現(xiàn)出明顯的脆性斷裂。(2)在所研究的工藝參數(shù)范圍內(nèi),隨著溫度的升高、保溫時間的延長,復(fù)合材料界面各元素擴散越充分,界面結(jié)合越好,互擴散層越明顯;當(dāng)其他條件保持不變時,隨著溫度的升高,復(fù)合材料的屈服強度、抗拉強度明顯增大;隨著保溫時間的延長,復(fù)合材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸屈服強度、抗拉強度也呈現(xiàn)增大趨勢,但當(dāng)保溫溫度增加到600℃以上時,屈服強度、抗拉強度變化很小,基本保持不變;最佳工藝參數(shù)為600℃,45MPa,180min。(3)Ti Ni/Al復(fù)合材料在175~230MPa之間發(fā)生屈服,屈服強度低于原始鋁合金材料,隨后隨著流變應(yīng)力的增加,變形增大直至斷裂。TiNi/Al復(fù)合材料經(jīng)過準(zhǔn)靜態(tài)拉伸后,各試樣均有一定的層裂。鋁合金基體呈現(xiàn)以韌窩為主的塑性斷裂特征;TiNi合金絲呈現(xiàn)解理斷裂混合微孔聚集型斷裂特征。(4)真空熱壓過程中TiNi合金絲析出Ti3Ni4、Ti2Ni金屬間化合物。真空熱壓處理后,由于析出相的產(chǎn)生造成晶粒內(nèi)部應(yīng)力場的不同,TiNi合金DSC曲線上出現(xiàn)了多個吸熱峰及放熱峰,分多階段發(fā)生相變。(5)真空熱壓處理會使Al合金基體強度有所降低,所制備的TiNi/Al復(fù)合材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能隨著TiNi合金絲體積分?jǐn)?shù)的增大而增大,當(dāng)TiNi絲體積分?jǐn)?shù)達到14.4%時,復(fù)合材料的抗拉強度高于原始Al合金基體。(6)TiNi/Al復(fù)合材料準(zhǔn)靜態(tài)壓縮和動態(tài)壓縮均具有各向異性,且隨著TiNi合金絲體積分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料的壓縮力學(xué)性能也增加。(7)在7.62mm穿甲燃燒彈沖擊條件下,TiNi/Al復(fù)合材料宏觀損傷表現(xiàn)為熱塑性損傷特征,主要損傷形式為Al合金基體、TiNi合金增強體的塑性變形,界面的開裂及裂紋,未形成絕熱剪切帶。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 真空熱壓 界面 微觀組織 力學(xué)性能 相變
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 形狀記憶合金概述12-13
• 1.2 形狀記憶效應(yīng)與超彈性的關(guān)系13-15
• 1.3 形狀記憶合金（SMA）增強金屬基復(fù)合材料設(shè)計思路15-16
• 1.3.1 SME纖維增強金屬基復(fù)合材料15-16
• 1.3.2 SMA顆粒增強金屬基復(fù)合材料16
• 1.4 形狀記憶合金（SMA）增強金屬基復(fù)合材料的制備方法16-19
• 1.4.1 粉末冶金法17-18
• 1.4.2 壓鑄法18
• 1.4.3 熱壓法18-19
• 1.5 形狀記憶合金及其金屬基復(fù)合材料的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.5.1 形狀記憶合金的研究19-20
• 1.5.2 金屬基（SME）復(fù)合材料的研究20-22
• 1.6 課題研究背景和意義22
• 1.7 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 實驗材料與方法24-31
• 2.1 試驗流程24
• 2.2 試驗材料24-25
• 2.3 復(fù)合材料制備過程25-27
• 2.3.1 TiNi形狀記憶合金絲表面預(yù)處理25
• 2.3.2 7075Al合金基體表面預(yù)處理25
• 2.3.3 TiNi形狀記憶合金絲增強鋁合金復(fù)合材料制備25-27
• 2.4 性能測試方法27-29
• 2.4.1 室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸性能27
• 2.4.2 室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮性能27-28
• 2.4.3 動態(tài)壓縮力學(xué)性能28
• 2.4.4 彈靶試驗28-29
• 2.5 微觀組織分析29-31
• 2.5.1 微觀組織形貌觀察29
• 2.5.2 斷口組織形貌觀察29
• 2.5.3 X射線衍射分析29-30
• 2.5.4 DSC相變點測試30-31
• 第3章 TiNi合金原始材料的力學(xué)性能與微觀組織研究31-41
• 3.1 TiNi合金原始材料的相結(jié)構(gòu)與微觀組織分析31-33
• 3.2 TiNi合金原始材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能與微觀組織分析33-35
• 3.2.1 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能33-34
• 3.2.2 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸后TiNi合金微觀組織分析34
• 3.2.3 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸斷口形貌分析34-35
• 3.3 TiNi合金原始材料室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)性能與斷裂機制分析35-36
• 3.3.1 室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)性能35-36
• 3.3.2 室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮斷口形貌36
• 3.4 TiNi合金原始材料室溫動態(tài)壓縮力學(xué)性能及微觀組織分析36-39
• 3.4.1 室溫動態(tài)壓縮力學(xué)性能36-37
• 3.4.2 室溫動態(tài)壓縮變形后微觀組織演化規(guī)律37-38
• 3.4.3 動態(tài)壓縮斷口形貌分析38-39
• 3.5 本章小結(jié)39-41
• 第4章 TiNi絲增強鋁合金復(fù)合材料的制備工藝研究41-63
• 4.1 TiNi絲增強鋁合金復(fù)合材料真空熱壓工藝參數(shù)41-43
• 4.2 不同工藝參數(shù)下TiNi/Al復(fù)合材料界面結(jié)合試驗結(jié)果43-52
• 4.3 不同工藝參數(shù)下TiNi/Al復(fù)合材料準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能實驗結(jié)果52-57
• 4.3.1 原始7075鋁合金準(zhǔn)靜態(tài)拉伸性能52-53
• 4.3.2 不同保溫時間條件下復(fù)合材料準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能53-55
• 4.3.3 不同溫度條件下復(fù)合材料的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能55-57
• 4.4 準(zhǔn)靜態(tài)拉伸斷口形貌分析57-60
• 4.5 不同工藝參數(shù)對復(fù)合材料界面結(jié)合及力學(xué)性能的影響規(guī)律研究60-61
• 4.5.1 真空熱壓保溫時間對復(fù)合材料的影響60
• 4.5.2 真空熱壓溫度對復(fù)合材料的影響60-61
• 4.5.3 真空熱壓法制備TiNi/Al復(fù)合材料的最佳工藝參數(shù)61
• 4.6 本章小結(jié)61-63
• 第5章 TiNi/Al復(fù)合材料的力學(xué)性能與組織演化規(guī)律63-78
• 5.1 真空熱壓處理前后的TiNi絲相結(jié)構(gòu)與微觀組織分析63-64
• 5.2 真空熱壓處理前后TiNi合金相變點研究64-65
• 5.3 TiNi/Al復(fù)合材料的相結(jié)構(gòu)與微觀組織分析65-67
• 5.4 室溫準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能及微觀組織分析67-72
• 5.4.1 真空熱壓處理后鋁合金準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能及微觀組織分析67-69
• 5.4.2 不同TiNi絲體積分?jǐn)?shù)復(fù)合材料準(zhǔn)靜態(tài)拉伸力學(xué)性能69-70
• 5.4.3 TiNi/Al復(fù)合材料不同受力方向上準(zhǔn)靜態(tài)拉伸性能及微觀組織70-72
• 5.5 TiNi/Al復(fù)合材料室溫壓縮力學(xué)性能72-74
• 5.5.1 TiNi/Al復(fù)合材料準(zhǔn)靜態(tài)壓縮力學(xué)性能72-73
• 5.5.2 TiNi/Al復(fù)合材料動態(tài)壓縮力學(xué)行能73-74
• 5.6 TiNi/Al復(fù)合材料侵徹變形及斷裂研究74-77
• 5.6.1 靶板宏觀損傷特征研究74-76
• 5.6.2 靶板微觀損傷特征研究76-77
• 5.7 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻80-86
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文與研究成果清單86-88
• 致謝88

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5 張美忠,李賀軍,李克智;三維編織復(fù)合材料的力學(xué)性能研究現(xiàn)狀[J];材料工程;2004年02期

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本文編號：732409