学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

Al基复合材料制备、组织及其性能特征的研究

作　者: 居志兰
导　师: 戈晓岚；许晓静
学　校: 江苏大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 粉末冶金二次加工摩擦磨损等通道角挤压
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
下　载: 315次
引　用: 3次
阅　读: 论文下载

内容摘要

Al-硬金属、Al-陶瓷具有质量低、比强度高、耐高温好、热膨胀系数小、耐磨性能好等一系列性能，是一类很有应用前景的新型复合材料。本文采用“冷压烧结+热挤压”的粉末冶金方法制备出Al-Ti、Al-Fe、Al-SiCp(130nm)、Al-SiCp(14μm)复合材料，研究了显微组织、致密度、硬度、抗拉行为以及耐磨行为，取得了一些创新成果。结果表明： (1)与Al相比，Al-10Ti复合材料的孔隙率较高，抗拉强度和伸长率较低，硬度和耐磨性较高；Al-10Ti复合材料的耐磨性能分别是QSn6.5-0.4的14.9倍，其磨损表面呈Al基体+Ti颗粒+孔隙的耐磨组织。 (2)随着Fe含量增加，Al-Fe复合材料的孔隙率增高，抗拉强度先升后降，伸长率下降，硬度和耐磨性增高，对偶件的减摩性能下降；Al-10Fe和Al-20Fe的耐磨性能分别为QSn6.5-0.4和13.2和23.0倍；Al-Fe复合材料磨损表面呈Al基体+Fe颗粒+孔隙的耐磨组织。 (3)随着SiCp(130nm)含量增加，Al-SiCp(130nm)复合材料的致密性降低，伸长率及抗拉强度下降，硬度和耐磨性增高；Al-1.5SiCp(130nm)、Al-5SiCp(130nm)耐磨性能分别是Al的0.78～1.10倍和0.92～3.66倍。 (4)随着SiCp(14μm)含量增加，Al-SiCp(14μm)复合材料的致密性降低，伸长率及抗拉强度下降，硬度和耐磨性增高；Al-1.5SiCp(14μm)、Al-5SiCp(14μm)耐磨性能分别是Al的1.05～14.3倍和3.03～55.2倍。其耐磨机理是磨损表面和亚表面在摩擦推挤形变的作用下形成了Al基体+尺寸适中、近球状、分布弥散SiCp的理想耐磨组织。 (5)Al-SiCp(130nm)、Al-SiCp(14μm)复合材料具有良好的塑性，拉伸伸长率随着SiCp尺寸和含量的增高而降低，在SiCp含量为1.5～5vo1％时，其值约为33.4％～17.2％，满足冷轧等后续二次加工提高材料强度的要求。 (6)采用有限元(FEA)分析软件ANSYS对Al的挤压过程进行ECAP仿真与分析，为后续研究工作做好铺垫，分析结果表明：外切角Φ、圆角半径、试样与凹模之间的摩擦系数、凹模本身的特性(如弹性模量、泊松比等)等等，对材料的变形量都由不同程度的影响。

全文目录

第1章绪论  11-18
  1.1 引言  11-12
  1.2 颗粒增强铝基复合材料的制备工艺  12-14
    1.2.1 固相工艺  12-13
    1.2.2 液相工艺  13-14
  1.3 SiCp与铝基体的界面反应  14-15
  1.4 磨损的类型  15-16
    1.4.1 粘着磨损  15
    1.4.2 磨粒磨损  15
    1.4.3 腐蚀磨损  15-16
    1.4.4 疲劳磨损  16
  1.5 本论文研究目标、内容、选题意义  16-18
    1.5.1 研究目标  16
    1.5.2 研究内容  16-17
    1.5.3 选题意义  17-18
第2章材料的制备及实验方法  18-24
  2.1 实验方案  18
  2.2 Al-硬金属、Al-SiCp材料制备  18-22
    2.2.1 原料的准备  19-20
    2.2.2 粉末压制  20-21
    2.2.3 粉末烧结  21
    2.2.4 二次加工  21-22
  2.3 实验方法  22-24
    2.3.1 显微硬度测试  22
    2.3.2 压缩性能测试  22
    2.3.3 拉伸性能测试  22
    2.3.4 摩擦磨损性能测试  22-23
    2.3.5 微观观察测试  23-24
第3章 Al-Ti复合材料的组织及性能特征  24-28
  3.1 Al-Ti的显微组织与致密性  24-25
  3.2 Al-Ti的机械性能  25-26
  3.3 Al-Ti的摩擦磨损性能  26-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章 Al-Fe复合材料的组织及性能特征  28-32
  4.1 Al-Fe显微组织与致密性  28-29
  4.2 Al-Fe的机械性能  29-30
  4.3 Al-Fe的摩擦磨损性能  30-31
  4.4 本章小结  31-32
第5章 Al-SiCp(亚微米)复合材料的组织及性能特征  32-43
  5.1 Al-SiCp(130nm)的显微组织及致密性  32-33
  5.2 Al-SiCp(130nm)的显微硬度  33
  5.3 Al-SiCp(130nm)的压缩性能  33-34
  5.4 Al-SiCp(130nm)的拉伸性能及断口特征  34-36
    5.4.1 Al-SiCp(130nm)的拉伸性能  34-35
    5.4.2 Al-SiCp(130nm)的断口特征  35-36
  5.5 Al-SiCp(130nm)的摩擦磨损性能  36-42
    5.5.1 Al-SiCp(130nm)的磨损性能分析  36-37
    5.5.2 Al-SiCp(130nm)的磨损表面分析  37-39
    5.5.3 Al-SiCp(130nm)的磨损机理分析  39-41
    5.5.4 Al-SiCp(130nm)的磨损亚表层分析  41-42
  5.6 本章小结  42-43
第6章 Al-SiCp(微米)复合材料的组织及性能特征  43-59
  6.1 Al-SiCp(14μm)的显微组织及致密性  43-44
  6.2 Al-SiCp(14μm)的显微硬度  44
  6.3 Al-SiCp(14μm)的压缩性能  44-45
  6.4 Al-SiCp(14μm)的拉伸性能及断口分析  45-48
    6.4.1 Al-SiCp(14μm)的拉伸性能  45-46
    6.4.2 Al-SiCp(14μm)的断口分析  46-47
    6.4.3 Al-SiCp(14μm)的结果分析  47-48
  6.5 Al-SiCp(14μm)的摩擦磨损性能  48-57
    6.5.1 Al-SiCp(14μm)的磨损性能分析  48-49
    6.5.2 Al-SiCp(14μm)的磨损表面分析  49-50
    6.5.3 摩擦磨损形变对SiCp(14μm)分布的影响  50-51
    6.5.4 Al-SiCp(14μm)的磨损机理分析  51-55
    6.5.5 Al-SiCp(14μm)的磨损亚表层分析  55-57
  6.6 本章小结  57-59
第7章 ECAP仿真与分析  59-66
  7.1 引言  59
  7.2 ECAP过程中产生的剪切应变的理论公式的研究  59-61
  7.3 ECAP对材料微结构的影响  61
  7.4 Ansy仿真ECAP结果分析  61-65
  7.5 结论  65-66
结论  66-67
参考文献  67-69
致谢  69-70
攻读硕士学位期间发表的学术论文  70

Al基复合材料制备、组织及其性能特征的研究

内容摘要

全文目录

相似论文