本文關(guān)鍵詞：SiCp預制體制備及孔洞特征的研究

  更多相關(guān)文章： SiCp預制體 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數(shù)(55~75%)SiCp/Al復合材料的主要方法,SiCp預制體的孔洞特征顯著影響鋁液的浸滲流動行為和復合材料的最終組織性能。制備工藝參數(shù)對預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)等方法對預制體孔洞進行表征分析,研究了淀粉含量和顆粒尺寸對預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燒結(jié)制備出SiCp預制體,制備的預制體孔隙率較高且可調(diào),抗壓強度較高,外觀平整,尺寸完好。制備了不同淀粉含量的SiCp預制體,研究了淀粉含量對預制體孔洞特征的影響。結(jié)果表明,在高溫燒結(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,從而影響預制體的孔洞體積和結(jié)構(gòu)。隨著淀粉含量的提高,預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?shù)矸酆刻岣叩?wt%時,預制體內(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)提高淀粉含量達到15wt%時,預制體內(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,預制體的孔洞連通率顯著提高。制備了不同顆粒尺寸的SiCp預制體,研究了顆粒尺寸對預制體孔洞特征的影響。結(jié)果表明,當顆粒尺寸較小時,預制體的孔洞結(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;當顆粒尺寸繼續(xù)增大到150μm時,顆粒間隙增大,預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,對應孔隙網(wǎng)絡結(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)絡結(jié)構(gòu)模型,能夠較精確地分析真實預制體孔洞的形貌、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數(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制體孔洞的結(jié)果準確性。
【關(guān)鍵詞】：SiCp預制體 孔洞 淀粉含量 顆粒尺寸 三維X射線斷層掃描
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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預制體制備的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 預制體的主要制備工藝參數(shù)13-14
• 1.2.2 預制體的制備工藝控制及優(yōu)化14-15
• 1.3 SiCp預制體孔洞特征的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.1 預制體的孔隙率15-16
• 1.3.2 預制體的孔洞結(jié)構(gòu)16-17
• 1.3.3 預制體的強度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 高溫燒結(jié)31-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第三章 SiCp預制體的孔洞表征方法36-44
• 3.1 引言36
• 3.2 SiCp預制體孔洞的結(jié)構(gòu)和強度36-39
• 3.2.1 SiCp預制體的總孔隙率36-38
• 3.2.2 預制體斷面的孔洞微觀結(jié)構(gòu)38
• 3.2.3 預制體的孔徑分布38
• 3.2.4 預制體的抗壓強度38-39
• 3.3 SiCp預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 預制體的X射線斷層圖像預處理與三維重構(gòu)41-42
• 3.3.3 預制體的三維孔隙網(wǎng)絡結(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預制體的制備實驗44-45
• 4.2.1 制備實驗方案44
• 4.2.2 預制體的宏觀形貌44-45
• 4.3 淀粉含量對預制體孔洞結(jié)構(gòu)和強度的影響45-48
• 4.3.1 預制體的總孔隙率45-46
• 4.3.2 預制體斷面的孔洞微觀結(jié)構(gòu)46-48
• 4.3.3 預制體的抗壓強度48
• 4.4 淀粉含量對預制體孔洞三維特征的影響48-62
• 4.4.1 預制體的截面孔洞形貌48-51
• 4.4.2 預制體的面孔隙率及其分布51-53
• 4.4.3 預制體的孔洞三維形貌及連通率53-56
• 4.4.4 預制體的三維孔隙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型56-57
• 4.4.5 預制體的孔喉特征與分布57-62
• 4.5 不同預制體孔洞表征方法的結(jié)果對比62-65
• 4.5.1 預制體的孔隙率62-63
• 4.5.2 預制體孔徑分布的結(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預制體的制備實驗66-67
• 5.2.1 制備實驗方案66
• 5.2.2 預制體的宏觀形貌66-67
• 5.3 顆粒尺寸對預制體孔洞結(jié)構(gòu)和強度的影響67-71
• 5.3.1 預制體的總孔隙率67-68
• 5.3.2 預制體斷面的孔洞微觀結(jié)構(gòu)68-70
• 5.3.3 預制體的抗壓強度70-71
• 5.4 顆粒尺寸對預制體孔洞的三維特征的影響71-85
• 5.4.1 預制體的截面孔洞形貌71-73
• 5.4.2 預制體的面孔隙率及其分布73-75
• 5.4.3 預制體的孔洞三維形貌及連通率75-78
• 5.4.4 預制體的三維孔隙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)模型78-81
• 5.4.5 預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88-95
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果95-96
• 致謝96-97
• 附件97

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