由有機(jī)-無機(jī)復(fù)合而成的貝殼等天然生物材料,通過簡(jiǎn)單組分的精細(xì)組合,形成軟相和硬相交替層疊排列的高度有序納米級(jí)層狀結(jié)構(gòu),使其具有了很高的強(qiáng)韌性,表現(xiàn)出傳統(tǒng)人工合成材料無法比擬的優(yōu)異性。受貝殼類生物材料的啟發(fā),本研究通過控制水基TiC陶瓷漿料的定向凝固并結(jié)合熔融合金浸滲工藝來制備層狀A(yù)l合金/TiC復(fù)合材料。通過控制過程工藝參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)對(duì)層狀結(jié)構(gòu)的調(diào)控,獲得的復(fù)合材料很好的“繼承”了原有TiC多孔陶瓷的層狀結(jié)構(gòu),金屬相和陶瓷相呈層狀間隔排列,最終制備了高性能仿生A1合金/TiC復(fù)合材料。本文主要研究結(jié)果如下:（1）冷凍鑄造法制備的多孔陶瓷預(yù)制體,從底部至頂部分成三個(gè)不同的結(jié)構(gòu)區(qū)域:“致密區(qū)”、“胞狀區(qū)”、“片層區(qū)”�！捌瑢訁^(qū)”占據(jù)比例最高,且隨著陶瓷含量增加高,片層厚度變大,預(yù)制體孔隙率變低。在片層一側(cè)形成的枝晶結(jié)構(gòu)以及片層與片層之間形成的“陶瓷橋”連接,類似于貝殼片層表面的微觀粗糙形貌。預(yù)制體縱向壓縮強(qiáng)度隨著陶瓷含量的增加而提高,最大壓縮強(qiáng)度為19 MPa（初始陶瓷含量35 vol.%,1500 ℃燒結(jié)2小時(shí)）。（2）利用無壓浸滲法制備了 Al-10Mg-12Si/TiC復(fù)合材料。基體... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．４顆粒與凝固界面前沿相互作用示意圖［２１］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ａｎｄ?ｆｒｅｅｚｉｎｇ?ｆｒｏｎｔ［２Ｉ］??

當(dāng)凝固前沿生長(zhǎng)速率小于＾時(shí)，顆粒會(huì)被凝固前沿“排斥”。懸浮顆粒與溶劑介質(zhì)的??導(dǎo)熱系數(shù)存在差異，凝固前沿附近的懸浮顆粒和固液界面相互作用，會(huì)引起界面起伏，??固液界面有規(guī)則的起伏形成如圖１．４所示凹凸不平的結(jié)構(gòu)。隨著凝固速率的降低，固液??界面凸起部位向上生長(zhǎng)速度較快，逐漸轉(zhuǎn)變成柱狀結(jié)構(gòu)，最終形成有序的片層結(jié)構(gòu)。??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ：?Ａｃｔ?＝?ａｐｓ?－?［ｃｒｐｌ?＋?ｃｒｗ）?＞?０??ｓｏｌｉｄ??Ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｔｒａｐｐｉｎｇ：?＞?ｖ?＝??圖１．４顆粒與凝固界面前沿相互作用示意圖［２１］??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ａｎｄ?ｆｒｅｅｚｉｎｇ?ｆｒｏｎｔ［２Ｉ］??方程（１４）給出了陶瓷顆粒被凝固前沿“排斥”的熱力學(xué)條件，其中，％和叫??分別是顆粒與固相之間的界面自由能、顆粒與液相界面自由能、固液界面之間的界面??自由能。當(dāng)大于％和叫之和時(shí)，陶瓷顆粒可以被凝固前沿“排斥”。??－?（＼?＋?ｃｒｊ＞?０???（１－４）??選擇水作為溶劑介質(zhì)，當(dāng)溫度較低、過冷度較大時(shí)，在水中生成較多的六邊形晶??核，該晶核在生長(zhǎng)方向上具有較強(qiáng)的各向異性。如圖１．５（ａ）所示，沿晶核平面方向ａ軸??生長(zhǎng)速率高出垂直于晶核平面方向ｃ軸約兩個(gè)數(shù)量級(jí)，在一定的溫度梯度下，晶核可??穩(wěn)定生長(zhǎng)成為具有較高縱橫比的平面晶（或者柱狀晶）。凝固速率低于臨界速率時(shí)，溶劑??中的懸浮顆粒被冰晶“排斥”至晶界處

??形成筆直的柱狀晶結(jié)構(gòu)，如圖１．６中所示。??圖１．６不同溶劑漿料制備的定向多孔陶瓷微觀形貌［２２，３２，３３］：（３）７］＜，（１））茲瑞，＾叔丁醇??Ｆｉｇ．?１．６?Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ?ｐｏｒｏｕｓ?ｃｅｒａｍｉｃｓ?ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｏｌｖｅｎｔ??ｓｌｕｒｒｉｅｓ［２２＞３２＞３３］：?（ａ）?ｗａｔｅｒ，?（ｂ）?ｃａｍｐｈｅｎｅ，?（ｃ）?ｔｅｒｔ?ｂｕｔｙｌ?ａｌｃｏｈｏｌ??（２）冷凍速率??如果凝固前沿生長(zhǎng)速率過快，懸浮顆粒被快速生長(zhǎng)的冰晶“吞噬”，不能形成定向??排布的層狀結(jié)構(gòu)。只有當(dāng)凝固前沿的生長(zhǎng)速率低于臨界速率時(shí)，懸浮顆粒才會(huì)被冰晶??“排斥”到晶界處，沿晶界集中排布，形成定向?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)。通過控制冷凍溫度可以改變??凝固前沿生長(zhǎng)速率，使陶瓷顆粒沿不同的形式排布，進(jìn)而控制最終制備的多孔陶瓷的??微觀結(jié)構(gòu)。??Ａｚｏｕｎｉｅｔ等人［３４］采用陰影圖法觀察了蒸餾水的定向凝固過程，發(fā)現(xiàn)隨著凝固速率??逐漸變慢

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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