本文關(guān)鍵詞：鋁基碳化硅表面復(fù)合材料制備研究

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【摘要】：鋁合金具有良好的塑韌性及高延展性,但因其硬度低且耐磨性能較差,這限制了其在汽車、航空航天中的應(yīng)用。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料雖然能提高復(fù)合材料的硬度及耐磨性能,但陶瓷顆粒的加入導(dǎo)致鋁合金的塑韌性及延展性的降低。在鋁合金的實(shí)際應(yīng)用中,摩擦磨損主要發(fā)生在材料表面,因此采用將陶瓷顆粒加入鋁合金表面的方式,制備出耐磨性能高、延展性及塑韌性好的顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。為了探索制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料的新方法,分別采用攪拌摩擦加工、激光+攪拌摩擦加工、激光-TIG+攪拌摩擦加工、TIG+攪拌摩擦加工的方式制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料。本文以微米級(jí)SiC顆粒作為增強(qiáng)相,以6061鋁合金作為基體材料,采用四種方法制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料,并對復(fù)合材料表面層的微觀組織、物相組成、物相分布及硬度進(jìn)行了分析研究。通過對6mm厚6061鋁合金進(jìn)行攪拌摩擦加工,確定了最佳工藝參數(shù)為：攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度950rpm,焊接速度30mm/min,軸肩下壓量0.1mm。其中,攪拌六道次制備的復(fù)合材料表面層的物相分布均勻,但出現(xiàn)了基體與SiC結(jié)合性不好的問題。激光熔覆時(shí)的能量較小,生成針狀且尺寸較小的脆性相A14C3；激光-TIG及TIG熔覆時(shí)的能量較大,生成A14C3及針狀且尺寸較大的Al4SiC4脆性相。攪拌摩擦加工不僅能消除鋁合金原有的孔洞、前期焊接的氣孔缺陷,且能實(shí)現(xiàn)A14C3及Al4SiC4脆性相的碎裂,碎裂硅塊、鈍化尖角部分,同時(shí)將碎裂的物相與SiC均勻混合的分布于熔覆層中,獲得紋理細(xì)密、無明顯缺陷的熔覆層表面。激光+FSP攪拌兩道次制備的復(fù)合材料表面層的物相出現(xiàn)少量聚集；激光-TIG+FSP攪拌六道次及TIG+FSP攪拌六道次制備的復(fù)合材料表面層的物相分布均勻,無明顯聚集,這兩種方法制備的復(fù)合材料表面層無明顯差別。上述三種方法制備的熔覆層顯微硬度較母材提高約22%且均呈“W”分布。
【關(guān)鍵詞】：鋁基表面復(fù)合材料 攪拌摩擦加工 表面熔覆 顯微組織 顯微硬度
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB333
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-17
• 第一章 緒論17-27
• 1.1 課題研究背景及意義17-18
• 1.2 傳統(tǒng)的鋁基復(fù)合材料加工方法18-19
• 1.2.1 攪拌鑄造法18-19
• 1.2.3 粉末冶金法19
• 1.3 顆粒增強(qiáng)表面復(fù)合材料的制備方法19-22
• 1.3.0 噴射沉積法20
• 1.3.1 激光熔覆20-21
• 1.3.2 堆焊21
• 1.3.3 氣相沉積21
• 1.3.4 熱噴涂21-22
• 1.3.5 冷噴涂22
• 1.4 攪拌摩擦加工技術(shù)22-25
• 1.4.1 加工原理22-23
• 1.4.2 研究現(xiàn)狀23-25
• 1.5 激光焊接技術(shù)25-26
• 1.5.1 加工原理25
• 1.5.2 研究現(xiàn)狀25-26
• 1.6 本文主要研究內(nèi)容26-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備27-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備27-31
• 2.2.1 攪拌摩擦焊設(shè)備28-29
• 2.2.2 激光焊接設(shè)備29-30
• 2.2.3 TIG焊接設(shè)備30-31
• 2.3 試驗(yàn)準(zhǔn)備31-32
• 2.3.1 激光熔覆及TIG熔覆前準(zhǔn)備32
• 2.3.2 攪拌摩擦焊焊前準(zhǔn)備32
• 2.4 實(shí)驗(yàn)方法32-33
• 2.4.1 金相制備32
• 2.4.2 金相試驗(yàn)32
• 2.4.3 顯微硬度實(shí)驗(yàn)32-33
• 2.4.4 EDS試驗(yàn)33
• 2.4.5 掃描電鏡試驗(yàn)33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 攪拌摩擦加工制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料工藝探索34-43
• 3.1 引言34
• 3.2 攪拌摩擦加工試驗(yàn)參數(shù)34-35
• 3.2.1 攪拌頭的形狀、材料和結(jié)構(gòu)34
• 3.2.2 攪拌頭的旋轉(zhuǎn)速度34-35
• 3.2.3 焊接速度35
• 3.2.4 軸肩下壓量35
• 3.3 攪拌摩擦焊實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇35-38
• 3.3.1 焊縫宏觀成形特點(diǎn)36-37
• 3.3.2 顯微組織分析37-38
• 3.4 攪拌摩擦加工制備SiCp/Al表面復(fù)合材料38-41
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)方法39
• 3.4.2 焊縫宏觀成形特點(diǎn)39-40
• 3.4.3 顯微組織分析40
• 3.4.4 顯微硬度分析40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-43
• 第四章 復(fù)合熱源制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料工藝探索43-66
• 4.1 激光+FSP法制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料工藝探索43-50
• 4.1.1 引言43
• 4.1.2 激光焊接重要工藝參數(shù)43-44
• 4.1.3 激光熔覆鋁基碳化硅實(shí)驗(yàn)44-45
• 4.1.4 激光熔覆層宏觀成形特點(diǎn)45-47
• 4.1.5 激光熔覆層顯微組織分析47-48
• 4.1.6 激光+FSP法制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料48
• 4.1.7 激光+FSP法熔覆層宏觀成形特點(diǎn)48-49
• 4.1.8 激光+FSP法熔覆層顯微組織分析49-50
• 4.2 激光-TIG+FSP法制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料工藝探索50-56
• 4.2.1 激光-TIG熔覆鋁基碳化硅實(shí)驗(yàn)50-51
• 4.2.2 激光-TIG熔覆層宏觀成形特點(diǎn)51
• 4.2.3 激光-TIG熔覆層顯微組織分析51-53
• 4.2.4 典型區(qū)域SEM及EDS成分分析53-54
• 4.2.5 激光-TIG+FSP法制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料54-55
• 4.2.6 激光-TIG+FSP法熔覆層宏觀成形特點(diǎn)55-56
• 4.2.7 激光-TIG+FSP法熔覆層顯微組織分析56
• 4.3 TIG+FSP法制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料工藝探索56-64
• 4.3.1 TIG熔覆鋁基碳化硅實(shí)驗(yàn)57
• 4.3.2 TIG熔覆層宏觀成形特點(diǎn)57-58
• 4.3.3 TIG熔覆層顯微組織分析58-59
• 4.3.4 典型區(qū)域SEM形貌及EDS成分分析59-60
• 4.3.5 熔覆層顯微硬度分析60-61
• 4.3.6 TIG+FSP法制備鋁基碳化硅表面復(fù)合材料61
• 4.3.7 TIG+FSP法熔覆層宏觀成形特點(diǎn)61-62
• 4.3.8 TIG+FSP法熔覆層顯微組織分析62-64
• 4.4 熔覆層顯微硬度分析64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 第五章 結(jié)論66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張本余;粉末冶金制造鋁基材料[J];航空材料;1959年10期

2 蔣典智;;鋁基粉末冶金概述[J];機(jī)械工程師;1987年04期

3 朱荃芳;蘇聯(lián)鋁基彌散強(qiáng)化復(fù)合材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J];材料工程;1990年01期

4 陳昌云;溫慶紅;;印刷對鋁基材質(zhì)量的要求[J];印刷工業(yè);2008年02期

5 胡榮清;宋雅清;;防銹潤滑兩用復(fù)合鋁基脂的初步試驗(yàn)報(bào)告[J];材料保護(hù);1966年02期

6 ;復(fù)合磺酸鋁基脂中型試生產(chǎn)[J];石油煉制與化工;1977年05期

7 吳迪武;在工業(yè)電解槽中直接制取鋁基稀土合金新工藝通過技術(shù)鑒定[J];稀土;1984年03期

8 成萬君 ,渠榮遴;塞曼無火焰原子吸收法直接測定鋁基材料中微量錫[J];寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1989年03期

9 方冠富;加快發(fā)展我國鋁基鋼帶生產(chǎn)[J];江蘇冶金;1992年02期

10 陳昌云;溫慶紅;;印刷對鋁基材質(zhì)量的要求[J];鋁加工;2008年02期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳昌云;溫慶紅;;印刷對鋁基材質(zhì)量的要求[A];2009（重慶）中西部第二屆有色金屬工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2009年

2 陳昌云;溫慶紅;;印刷對鋁基材質(zhì)量的要求[A];2008印刷版材發(fā)展技術(shù)論壇論文集[C];2008年

3 秋海濱;張明;劉維廣;;鋁基金屬梯度復(fù)合材料[A];2013年全國鋁加工技術(shù)及應(yīng)用交流會(huì)論文集[C];2013年

4 邢春雷;楊慶生;;鋁基短碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料三維彈塑性力學(xué)性能分析[A];第17屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會(huì)議（陶瓷基、C/C 及金屬基復(fù)合材料分論壇）論文集[C];2012年

5 張世鋒;邱正松;黃維安;霍仰春;鐘漢毅;趙欣;;鋁基鉆井液處理劑應(yīng)用研究概況[A];環(huán)保鉆井液技術(shù)及廢棄鉆井液處理技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2014年

6 陳昌云;渾玉祥;;CTP用鋁基材質(zhì)量要求及典型質(zhì)量問題分析[A];2009（重慶）中西部第二屆有色金屬工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2009年

7 陳昌云;渾玉祥;;CTP用鋁基材質(zhì)量要求及典型質(zhì)量問題分析[A];2008印刷版材發(fā)展技術(shù)論壇論文集[C];2008年

8 崔春翔;王奎;王倩;劉水清;;AlN-TiB_2/Al孕育劑孕育增強(qiáng)鋁基高強(qiáng)度復(fù)合材料的研究[A];第十四屆中國科協(xié)年會(huì)第11分會(huì)場：低成本、高性能復(fù)合材料發(fā)展論壇論文集[C];2012年

9 秋海濱;張明;劉維廣;;鋁基金屬梯度復(fù)合材料[A];2013年全國鋁加工技術(shù)及應(yīng)用交流會(huì)論文集[C];2013年

10 劉榮佩;田鵬;吳新光;李紅衛(wèi);左孝青;;SiC_P增強(qiáng)泡沫鋁基復(fù)合材料制備工藝及潤濕性研究[A];第九屆材料科學(xué)與合金加工學(xué)術(shù)會(huì)議�？撐募痆C];2004年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 ;熱敏CTP用鋁基材填補(bǔ)國內(nèi)空白[N];中國技術(shù)市場報(bào);2011年

2 王祝堂;鋁基板材誰主沉浮[N];中國有色金屬報(bào);2002年

3 記者 李頡妍;我市自主研發(fā)鋁基藍(lán)鈦膜平板太陽能集熱器受市場青睞[N];攀枝花日報(bào);2013年

4 萌云;鋁-銅合金復(fù)合件及其制造方法以及散熱器[N];中國有色金屬報(bào);2002年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 劉曉明;硅鋁基膠凝材料固化特性及耐久機(jī)理[D];中國礦業(yè)大學(xué)（北京）;2010年

2 李永峰;超微孔氧化鋁基材料的制備及性能研究[D];太原理工大學(xué);2015年

3 陳登斌;超聲/磁場下合成鋁基原位復(fù)合材料微結(jié)構(gòu)及其性能研究[D];江蘇大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 胡曉曼;大功率LED用高導(dǎo)熱鋁基覆銅板的研究[D];長安大學(xué);2015年

2 陶然;超快激光加工鋁基超疏水表面及其浸潤性控制研究[D];湖北工業(yè)大學(xué);2015年

3 周衛(wèi)飛;鋁基水解過程超聲波活化制氫研究[D];沈陽航空航天大學(xué);2015年

4 倪圓蘋;旋轉(zhuǎn)摩擦擠壓制備CNTs/Al復(fù)合材料的組織演變[D];南昌航空大學(xué);2016年

5 夏宇鋒;熱力載荷下鋁基Al_2O_3涂層材料的界面失效研究[D];南昌航空大學(xué);2016年

6 陳佳琪;鋁基超雙疏材料的制備與性能[D];華南理工大學(xué);2016年

7 李碩;鋁基復(fù)合泡沫填充圓鋼管靜態(tài)力學(xué)及吸能性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

8 趙小強(qiáng);鋁基碳化硅表面復(fù)合材料制備研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

9 楊清;鋁基非晶原位晶化增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的性能研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2016年

10 張雷;玻璃/鋁基廢棄物復(fù)合材料的制備及產(chǎn)品開發(fā)[D];昆明理工大學(xué);2005年

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本文編號(hào)：851982