本文關(guān)鍵詞：鋁基非晶合金泡沫材料的制備與性能研究

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【摘要】：本文采用高能球磨制備Al-Cu-Ti非晶粉末,在此基礎(chǔ)上,以NaCl作為造孔劑,采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)(SPS)成功制備出了孔隙率高于65%的鋁基非晶合金泡沫材料。論文系統(tǒng)研究了燒結(jié)工藝參數(shù)、NaCl尺寸及NaCl含量對上述材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響,以及其在室溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮加載下的變形和斷裂行為。主要研究結(jié)果如下:研究結(jié)果表明,30h高能球磨制備的Al-Cu-Ti非晶粉末整體表現(xiàn)出良好非晶態(tài)特征,僅存在少量的TiH2晶化相。SPS燒結(jié)過程中,隨著燒結(jié)溫度、壓力及保溫時間的增加,鋁基非晶合金泡沫材料的晶化相種類增加,晶化程度提高;而且,高溫、高壓及長時間保溫可以提高粉末間的擴散程度,使顆粒間的結(jié)合力增加,減少顆粒間細(xì)微孔洞的的數(shù)量,提高鋁基非晶合金泡沫材料的致密度。在室溫軸向準(zhǔn)靜態(tài)壓縮條件下,鋁基非晶合金泡沫材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線表現(xiàn)出鋸齒狀特征,有明顯的變形區(qū)及孔隙坍塌平臺區(qū),但孔隙致密區(qū)并不明顯。結(jié)果表明壓力和保溫時間的增加可以增加鋁基非晶合金泡沫材料的抗壓強度,但燒結(jié)溫度對其影響不大。鋁基非晶合金泡沫材料呈典型的脆性斷裂,裂紋易在孔洞皺紋及顆粒結(jié)合不充分處萌生及擴展。在保證孔隙率的要求下,NaCl的含量的降低可以提高鋁基非晶合金泡沫材料的強度,制得最高強度可達(dá)28.3MPa;NaCl的尺寸越小,孔洞越易發(fā)生閉合和致密,能量吸收率越好。同時,NaCl尺寸的降低會減小孔隙率和孔徑尺寸,促使孔洞分布均勻,減小受力不均勻性,但會增加鋁基非晶合金泡沫材料的晶化程度;NaCl含量的降低減少Al-Cu-Ti非晶粉末在燒結(jié)過程中出現(xiàn)的電流密集區(qū),促進(jìn)鋁基非晶泡沫的非晶化程度。本文探索了鋁基非晶泡沫材料的制備工藝和結(jié)構(gòu)性能特征,為輕質(zhì)泡沫非晶的研究奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：鋁基非晶合金泡沫 放電等離子燒結(jié) 微觀結(jié)構(gòu) 力學(xué)性能 燒結(jié)機制
【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】：2015
【分類號】：TG139.8
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-28
• 1.1 泡沫金屬材料9-10
• 1.2 大塊非晶合金10-17
• 1.2.1 大塊非晶合金的發(fā)展11-12
• 1.2.2 大塊非晶合金的結(jié)構(gòu)和性能12-14
• 1.2.3 大塊非晶合金的制備14-17
• 1.3 非晶合金泡沫材料17-26
• 1.3.1 非晶合金泡沫材料的發(fā)展17-18
• 1.3.2 非晶合金泡沫材料的制備18-23
• 1.3.3 非晶合金泡沫材料的結(jié)構(gòu)和性能23-24
• 1.3.4 非晶合金泡沫材料的變形機制24-26
• 1.4 論文研究的目的和意義26-27
• 1.5 論文研究的主要內(nèi)容27-28
• 第二章 鋁基非晶合金泡沫的制備與表征28-36
• 2.1 鋁基非晶合金粉末的制備28-29
• 2.2 鋁基非晶合金泡沫的制備29-34
• 2.2.1 粉末預(yù)處理29-31
• 2.2.2 放電等離子燒結(jié)制備鋁基非晶合金泡沫材料31-34
• 2.2.3 鋁基非晶合金泡沫的形成34
• 2.3 鋁基非晶合金泡沫的表征34-36
• 2.3.1 相結(jié)構(gòu)34
• 2.3.2 微觀結(jié)構(gòu)34
• 2.3.3 性能測試34-35
• 2.3.4 孔隙率35
• 2.3.5 相對密度35-36
• 第三章 鋁基非晶合金泡沫的微觀結(jié)構(gòu)36-53
• 3.1 引言36
• 3.2 實驗36-37
• 3.3 鋁基非晶合金粉末的微觀結(jié)構(gòu)37-38
• 3.4 燒結(jié)溫度的影響規(guī)律38-44
• 3.4.1 燒結(jié)溫度對相結(jié)構(gòu)的影響38-41
• 3.4.2 燒結(jié)溫度對微觀結(jié)構(gòu)的影響41-43
• 3.4.3 燒結(jié)溫度對相對密度的影響43-44
• 3.5 燒結(jié)壓力的影響規(guī)律44-49
• 3.5.1 燒結(jié)壓力對相結(jié)構(gòu)的影響44-45
• 3.5.2 燒結(jié)壓力對微觀結(jié)構(gòu)的影響45-47
• 3.5.3 燒結(jié)壓力對相對密度的影響47-49
• 3.6 保溫時間的影響規(guī)律49-51
• 3.6.1 保溫時間對相結(jié)構(gòu)的影響49-50
• 3.6.2 保溫時間對微觀結(jié)構(gòu)的影響50
• 3.6.3 保溫時間對相對密度的影響50-51
• 3.7 小結(jié)51-53
• 第四章 鋁基非晶合金泡沫的力學(xué)性能和微觀變形機制53-61
• 4.1 引言53
• 4.2 實驗53
• 4.3 鋁基非晶合金泡沫的力學(xué)性能53-56
• 4.4 鋁基非晶合金泡沫的微觀變形機制56-60
• 4.5 小結(jié)60-61
• 第五章 鋁基非晶合金泡沫的微觀燒結(jié)機制61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 實驗61
• 5.3 NaCl造孔劑對力學(xué)性能的影響61-64
• 5.3.1 NaCl造孔劑含量61-63
• 5.3.2 NaCl造孔劑尺寸63-64
• 5.4 NaCl造孔劑與鋁基非晶合金粉末的相互作用64-70
• 5.4.1 相結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律64-66
• 5.4.2 微觀結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律66-69
• 5.4.3 孔隙率的變化規(guī)律69-70
• 5.5 小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單81-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：773909