發(fā)布時間：2017-09-03 14:18

  本文關(guān)鍵詞：SiCp預(yù)制體制備及孔洞特征的研究

  更多相關(guān)文章： SiCp預(yù)制體 孔洞 淀粉含量 顆粒尺寸 三維X射線斷層掃描

【摘要】：液態(tài)金屬浸滲法是制備高體積分?jǐn)?shù)(55~75%)SiCp/Al復(fù)合材料的主要方法,SiCp預(yù)制體的孔洞特征顯著影響鋁液的浸滲流動行為和復(fù)合材料的最終組織性能。制備工藝參數(shù)對預(yù)制體孔洞的體積分布和空間結(jié)構(gòu)等特征有十分重要的影響。本文研究了SiCp預(yù)制體的制備工藝,采用高分辨(~1.0μm)三維X射線斷層掃描技術(shù)等方法對預(yù)制體孔洞進(jìn)行表征分析,研究了淀粉含量和顆粒尺寸對預(yù)制體孔洞特征的影響。選用多種粒徑尺寸的SiC顆粒、淀粉造孔劑、磷酸二氫鋁粘結(jié)劑為原材料,根據(jù)對原材料的特性分析,確定了成分質(zhì)量配比關(guān)系,設(shè)計了成形模具,制定并優(yōu)化了燒結(jié)工藝,通過模壓成形和高溫?zé)Y(jié)制備出SiCp預(yù)制體,制備的預(yù)制體孔隙率較高且可調(diào),抗壓強(qiáng)度較高,外觀平整,尺寸完好。制備了不同淀粉含量的SiCp預(yù)制體,研究了淀粉含量對預(yù)制體孔洞特征的影響。結(jié)果表明,在高溫?zé)Y(jié)過程中,淀粉造孔劑被氧化分解和去除,發(fā)揮造孔和間隙膨脹作用,從而影響預(yù)制體的孔洞體積和結(jié)構(gòu)。隨著淀粉含量的提高,預(yù)制體的總孔隙率和孔洞連通率越高,小尺寸孔洞和喉道顯著增多,孔洞體積的空間分布均勻性降低;當(dāng)?shù)矸酆刻岣叩?wt%時,預(yù)制體內(nèi)部分布較多“孔洞頸”結(jié)構(gòu),小尺寸孔洞和喉道的數(shù)量繼續(xù)增加,但孔洞連通率略微降低;繼續(xù)提高淀粉含量達(dá)到15wt%時,預(yù)制體內(nèi)的“孔洞頸”被破壞,小尺寸孔洞的分布數(shù)量減少,而較大尺寸孔洞的數(shù)量增多,預(yù)制體的孔洞連通率顯著提高。制備了不同顆粒尺寸的SiCp預(yù)制體,研究了顆粒尺寸對預(yù)制體孔洞特征的影響。結(jié)果表明,當(dāng)顆粒尺寸較小時,預(yù)制體的孔洞結(jié)構(gòu)受淀粉的造孔和間隙膨脹作用影響較大;而當(dāng)顆粒尺寸較大時,淀粉的造孔和間隙膨脹作用較弱,孔洞結(jié)構(gòu)主要取決于顆粒堆積的間隙大小和密實程度。隨著顆粒尺寸的增大,預(yù)制體的總孔隙率和孔洞體積的空間分布均勻性都降低,而連通率先降低后增大,顆粒間孔洞和喉道的數(shù)量急劇減小,平均孔洞配位數(shù)也減小,而平均有效尺寸增大;當(dāng)顆粒尺寸繼續(xù)增大到150μm時,顆粒間隙增大,預(yù)制體的孔洞尺寸增大,總孔隙率略有提高,而孔洞的空間體積分布均勻性和連通率降低,對應(yīng)孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中小尺寸孔洞和喉道的數(shù)量增多,平均孔洞配位數(shù)增大。預(yù)制體不同孔洞表征方法的結(jié)果對比表明,采用高分辨(~1.0μm)三維X射線斷層掃描和三維孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型,能夠較精確地分析真實預(yù)制體孔洞的形貌、體積和尺寸分布等特征;而壓汞法是在增壓條件下使汞液侵入更小尺寸孔洞,汞壓較高時將對待測孔洞結(jié)構(gòu)造成一定的破壞,使測定的孔洞體積分?jǐn)?shù)和尺寸分布結(jié)果偏小,而且基于圓柱孔模型的孔徑計算方法,也會降低壓汞法表征預(yù)制體孔洞的結(jié)果準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：SiCp預(yù)制體 孔洞 淀粉含量 顆粒尺寸 三維X射線斷層掃描
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ163.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 SiCp預(yù)制體制備的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 預(yù)制體的主要制備工藝參數(shù)13-14
• 1.2.2 預(yù)制體的制備工藝控制及優(yōu)化14-15
• 1.3 SiCp預(yù)制體孔洞特征的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 預(yù)制體的孔隙率15-16
• 1.3.2 預(yù)制體的孔洞結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.3 預(yù)制體的強(qiáng)度17
• 1.4 多孔材料孔洞三維特征的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.4.1 多孔材料的三維X射線 μ-CT表征17-19
• 1.4.2 多孔材料的三維孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型19-20
• 1.5 本課題的研究意義和研究內(nèi)容20-22
• 1.5.1 研究意義20-21
• 1.5.2 研究內(nèi)容21
• 1.5.3 課題來源21-22
• 第二章 SiCp預(yù)制體制備的研究22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 實驗材料的選取及特性分析22-28
• 2.2.1 SiC顆粒22-25
• 2.2.2 造孔劑25-26
• 2.2.3 粘結(jié)劑26-28
• 2.3 SiCp預(yù)制體的制備工藝28-34
• 2.3.1 原材料成分29
• 2.3.2 模壓成形29-31
• 2.3.4 高溫?zé)Y(jié)31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第三章 SiCp預(yù)制體的孔洞表征方法36-44
• 3.1 引言36
• 3.2 SiCp預(yù)制體孔洞的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度36-39
• 3.2.1 SiCp預(yù)制體的總孔隙率36-38
• 3.2.2 預(yù)制體斷面的孔洞微觀結(jié)構(gòu)38
• 3.2.3 預(yù)制體的孔徑分布38
• 3.2.4 預(yù)制體的抗壓強(qiáng)度38-39
• 3.3 SiCp預(yù)制體孔洞的三維特征39-43
• 3.3.1 三維X射線 μ-CT掃描39-41
• 3.3.2 預(yù)制體的X射線斷層圖像預(yù)處理與三維重構(gòu)41-42
• 3.3.3 預(yù)制體的三維孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型分析42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 淀粉含量對SiCp預(yù)制體孔洞特征的影響44-66
• 4.1 引言44
• 4.2 不同淀粉含量SiCp預(yù)制體的制備實驗44-45
• 4.2.1 制備實驗方案44
• 4.2.2 預(yù)制體的宏觀形貌44-45
• 4.3 淀粉含量對預(yù)制體孔洞結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的影響45-48
• 4.3.1 預(yù)制體的總孔隙率45-46
• 4.3.2 預(yù)制體斷面的孔洞微觀結(jié)構(gòu)46-48
• 4.3.3 預(yù)制體的抗壓強(qiáng)度48
• 4.4 淀粉含量對預(yù)制體孔洞三維特征的影響48-62
• 4.4.1 預(yù)制體的截面孔洞形貌48-51
• 4.4.2 預(yù)制體的面孔隙率及其分布51-53
• 4.4.3 預(yù)制體的孔洞三維形貌及連通率53-56
• 4.4.4 預(yù)制體的三維孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型56-57
• 4.4.5 預(yù)制體的孔喉特征與分布57-62
• 4.5 不同預(yù)制體孔洞表征方法的結(jié)果對比62-65
• 4.5.1 預(yù)制體的孔隙率62-63
• 4.5.2 預(yù)制體孔徑分布的結(jié)果對比63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第五章 顆粒尺寸對SiCp預(yù)制體孔洞特征的影響66-86
• 5.1 引言66
• 5.2 不同顆粒尺寸SiCp預(yù)制體的制備實驗66-67
• 5.2.1 制備實驗方案66
• 5.2.2 預(yù)制體的宏觀形貌66-67
• 5.3 顆粒尺寸對預(yù)制體孔洞結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度的影響67-71
• 5.3.1 預(yù)制體的總孔隙率67-68
• 5.3.2 預(yù)制體斷面的孔洞微觀結(jié)構(gòu)68-70
• 5.3.3 預(yù)制體的抗壓強(qiáng)度70-71
• 5.4 顆粒尺寸對預(yù)制體孔洞的三維特征的影響71-85
• 5.4.1 預(yù)制體的截面孔洞形貌71-73
• 5.4.2 預(yù)制體的面孔隙率及其分布73-75
• 5.4.3 預(yù)制體的孔洞三維形貌及連通率75-78
• 5.4.4 預(yù)制體的三維孔隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模型78-81
• 5.4.5 預(yù)制體的孔喉特征與分布81-85
• 5.5 本章小結(jié)85-86
• 結(jié)論86-88
• 參考文獻(xiàn)88-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果95-96
• 致謝96-97
• 附件97

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