發(fā)布時間：2017-05-20 21:17

  本文關鍵詞：SiC顆粒增強ZL702合金材料制備工藝研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本論文主要研究了機械攪拌法制備SiC顆粒增強ZL702合金復合材料的制備工藝。參考水力模擬實驗研究了顆粒密度和流體性質對攪拌過程中顆粒運動的影響。制定了攪拌鑄造法制備SiC顆粒增強ZL702合金復合材料的攪拌工藝參數。通過金相觀察和力學性能分析研究了攪拌工藝參數:攪拌溫度、攪拌速度、攪拌時間和SiC含量對材料性能的影響。制備過程中對比了SiC兩種預處理方法和SiC顆粒的兩種加入方式。最后在最優(yōu)工藝下制備了不同SiC含量的復合材料,研究了顆粒含量對復合材料的綜合影響。實驗表明:(1)在實驗攪拌過程中,顆粒運動主要處于層流區(qū),顆粒所受的運動流體作用力與流體粘度成正比,顆粒沉降的速度與流體粘度成反比,與顆粒和流體的密度差成正比。(2)攪拌鑄造法制備SiC增強ZL720合金復合材料,采用螺旋石墨轉頭以100r/min的轉速攪拌,待鋁液溫度達到710℃時加入SiC顆粒攪拌10min后澆鑄成樣,試樣的綜合性能較為良好。以抗拉強度和延伸率比重各占50%來算,影響所制備的復合材料的綜合力學性能的主次因素為攪拌速度攪拌時間SiC含量SiC加入時鋁液溫度。(3)化學鍍鎳工藝對改善SiC顆粒和鋁液的潤濕性效果明顯,加入SiC后鋁液表面潔凈。但與焙燒氧化預處理工藝相比,化學鍍鎳法處理顆粒效率低,難以對大量顆粒進行預處理,而且還會帶入其他雜質元素。在SiC顆粒加入方式上,采用邊攪拌邊加入的方法更易使顆粒打散,但制備時吸氣嚴重,而且部分顆粒難以潤濕,聚集于坩堝壁。采用顆粒和合金共同熔化后再攪拌的方式,可以避免吸氣,且顆粒和鋁液潤濕良好,但顆粒間易于團聚,難以分散均勻,需延長攪拌時間。(4)研究了不同的SiC含量對復合材料組織和性能的影響,發(fā)現隨著SiC含量的增加,材料的晶粒逐漸細化,在顆粒含量3%時,顆粒分布均勻。在4%時,顆粒出現團聚現象。材料的抗拉強度先增加后減小,在3%時達到最大,4%降低明顯。延伸率呈先降低后增加的趨勢。研究了材料的高溫力學性能,發(fā)現隨著溫度的升高,復合材料的強度呈下降趨勢。顆粒增強的復合材料的高溫強度是優(yōu)于基體合金的,但隨著溫度的升高,這種優(yōu)勢越來越弱。
【關鍵詞】：ZL702合金 SiC顆粒 攪拌工藝 顆粒增強 鑄造
【學位授予單位】：中北大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB333;TG24
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-24
• 1.1 鋁基復合材料概述11-13
• 1.1.1 鋁基復合材料的主要類型11-12
• 1.1.2 鋁基復合材料的性能特點12-13
• 1.1.3 鋁基復合材料的發(fā)展和應用13
• 1.2 顆粒增強鋁基復合材料的研究現狀與發(fā)展趨勢13-17
• 1.2.1 顆粒增強鋁基復合材料的性能14
• 1.2.2 顆粒增強鋁基復合材料的制備工藝14-16
• 1.2.3 顆粒增強鋁基復合材料的發(fā)展趨勢16-17
• 1.3 顆粒增強鋁基復合材料的強化原理17-18
• 1.4 機械攪拌法制備顆粒增強鋁基復合材料關鍵技術18-21
• 1.4.1 增強顆粒與基體材料的界面潤濕性問題18-19
• 1.4.2 增強顆粒與基體材料的界面反應問題19
• 1.4.3 致密性19-20
• 1.4.4 復合材料中顆粒分布的均勻性問題20
• 1.4.5 攪拌器的選擇及保護20-21
• 1.5 水力模擬的原理和在攪拌鑄造方面的應用21-22
• 1.5.1 水力模擬的原理21-22
• 1.5.2 水力模擬在鑄造方面的應用22
• 1.6 本論文的研究目的與研究內容22-24
• 1.6.1 研究目的和意義22-23
• 1.6.2 研究內容23-24
• 2 實驗材料、設備及方法24-31
• 2.1 實驗材料24-25
• 2.1.1 合金熔煉實驗材料24
• 2.1.2 增強顆粒及其預處理實驗材料24-25
• 2.2 實驗設備與實驗方法25-30
• 2.2.1 合金熔煉前期準備25
• 2.2.2 合金熔煉設備及熔煉工藝25-26
• 2.2.3 攪拌制備裝置26-27
• 2.2.4 合金成分檢測設備27
• 2.2.5 合金熱處理設備及熱處理方法27
• 2.2.6 合金微觀形貌觀測設備及方法27-28
• 2.2.7 合金力學性能拉伸設備及拉伸方法28-30
• 2.2.8 其他材料分析設備及方法30
• 2.3 本章小結30-31
• 3 攪拌鑄造法制備鋁基復合材料的水力模擬實驗31-41
• 3.1 顆粒在流體介質中的受力及運動分析31-33
• 3.2 實驗材料和實驗方法33-34
• 3.2.1 實驗材料33
• 3.2.2 實驗方法和流程33-34
• 3.3 實驗結果及分析34-39
• 3.3.1 常溫水攪拌不同密度及不同形狀顆粒實驗35-37
• 3.3.2 不同粘度水溶液攪拌鋁屑實驗37-39
• 3.4 實驗結論39-41
• 4 SiC顆粒增強ZL702合金的制備工藝41-53
• 4.1 攪拌工藝參數的確定41-42
• 4.2 SiC顆粒的預處理42-44
• 4.2.1 高溫焙燒預處理工藝43
• 4.2.2 化學鍍鎳工藝43-44
• 4.3 SiC顆粒增強ZL702合金的制備工藝44-46
• 4.3.1 正交試驗設計44-45
• 4.3.2 制備工藝流程45-46
• 4.4 熱處理實驗46-47
• 4.4.1 熱處理原理46
• 4.4.2 SiC復合對鋁合金熱處理的影響46-47
• 4.4.3 復合材料熱處理工藝的制定47
• 4.5 力學性能數據及分析47-51
• 4.6 本章小結51-53
• 5 不同SiC含量和加入方式對復合材料組織和性能的影響53-59
• 5.1 不同的SiC含量對復合材料組織和性能的影響53-55
• 5.1.1 不同的SiC含量復合材料的金相組織53-54
• 5.1.2 不同的SiC含量復合材料的拉伸性能54-55
• 5.1.3 SiC顆粒 3%含量材料X-射線衍射圖55
• 5.2 不同顆粒加入方式對材料組織性能的影響55-56
• 5.2.1 不同的SiC加入方式對復合材料組織的影響55-56
• 5.2.2 不同的SiC加入方式對復合材料的拉伸性能的影響56
• 5.3 材料的高溫力學性能56-58
• 5.4 本章小結58-59
• 6 結論59-60
• 參考文獻60-64
• 攻讀碩士學位期間所取得的研究成果64-65
• 致謝65-66

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