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粉末冶金法制备SiCp/Sn/Al复合材料及其性能的研究

作　者: 李倩倩
导　师: 杜之明
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工
关键词: 铝基复合材料碳化硅颗粒热压缩热挤压摩擦磨损
分类号: TB333
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文采用化学沉积的方法在碳化硅颗粒表面涂覆了SnO2，然后用粉末冶金法制备了涂覆态的碳化硅颗粒增强铝基复合材料（SiCp/Sn/Al复合材料）。用XRD、DSC、OM及SEM等，观察分析了复合材料的微观组织结构及界面行为。并对复合材料了进行了室温压缩及热压缩等力学性能测试。在热压缩行为研究的基础上，本文对SiCp/Sn/Al复合材料进行了热挤压变形，挤压温度为450℃。对挤压后的材料进行了室温压缩及摩擦磨损性能分析。通过XRD、DSC、OM及SEM的分析表明，在烧结过程中，界面处的SnO2与Al发生了铝热反应生成了Sn，适当的界面反应能够提高复合材料的界面结合强度。力学性能分析表明，复合材料硬度值随Sn含量的增加而降低。室温压缩时，流变应力和弹性模量随Sn含量的增加稍有降低。热压缩实验表明，熔化的Sn和软化的Al基体使碳化硅的强化作用减弱，复合材料的流变应力随Sn含量增加明显降低，随变形温度的升高及应变速率的降低而降低。热挤压后复合材料的硬度及室温压缩时的流变应力均高于烧结态的复合材料。摩擦磨损实验表明，复合材料的磨损量随磨损速度、磨损载荷的增大而增大，随SiC含量的增加先减小后增大。含Sn的复合材料的磨擦系数曲线波动小，磨擦系数稳定。磨损形貌表明，磨损机制受磨损条件及材料成分的影响，低速低载时以粘着磨损为主，高速高载时以磨粒磨损为主。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 金属基复合材料的发展概况  9-10
  1.2 SiCp 增强 Al 基复合材料的现状及制备方法  10-13
    1.2.1 SiCp 增强 Al 基复合材料研究现状  10-11
    1.2.2 SiCp 增强 Al 基复合材料制备方法  11-13
  1.3 金属基复合材料的界面研究  13-17
    1.3.1 界面反应  13-15
    1.3.2 增强体涂层研究  15-17
  1.4 选题意义  17
  1.5 选题的主要研究内容  17-19
第2章试验材料与试验方法  19-26
  2.1 引言  19
  2.2 试验材料  19-21
    2.2.1 基体材料  19-20
    2.2.2 增强体  20
    2.2.3 涂覆材料  20-21
    2.2.4 复合材料  21
  2.3 制备方法  21-22
  2.4 复合材料的热挤压  22-23
  2.5 组织观察与性能分析方法  23-26
    2.5.1 微观组织观察  23
    2.5.2 X 射线衍射分析  23
    2.5.3 差重-差热分析  23
    2.5.4 致密度的测定  23-24
    2.5.5 硬度的测定  24
    2.5.6 室温压缩试验  24
    2.5.7 热压缩试验  24-25
    2.5.8 耐磨损试验  25-26
第3章 SiCp/Sn/Al 复合材料组织与性能  26-48
  3.1 引言  26
  3.2 SiCp/Al 复合材料的制备  26-32
    3.2.1 SiCp 的预处理  26-30
    3.2.2 球磨混粉  30-31
    3.2.3 冷压成形  31-32
    3.2.4 烧结致密化  32
  3.3 SiCp/Al 复合材料的微观组织  32-34
  3.4 复合材料的致密度  34-35
  3.5 复合材料的硬度  35-36
  3.6 复合材料的室温压缩性能  36-37
    3.6.1 SiC 体积分数对室温压缩性能的影响  36-37
    3.6.2 Sn 含量不同对室温压缩性能的影响  37
  3.7 复合材料的热压缩变形  37-47
    3.7.1 热压缩变形的应力-应变曲线  38-40
    3.7.2 20wt% SiCp/0.83Sn/Al 复合材料流变应力方程  40-47
  3.8 本章小结  47-48
第4章挤压态复合材料微观组织及力学性能  48-64
  4.1 引言  48
  4.2 SiCp/Sn/Al 复合材料挤压工艺  48-49
    4.2.1 挤压温度  48
    4.2.2 挤压速度  48-49
    4.2.3 挤压比  49
    4.2.4 润滑  49
  4.3 挤压态复合材料的微观组织  49-50
  4.4 挤压态复合材料的硬度  50
  4.5 挤压态复合材料的室温压缩性能  50-52
  4.6 挤压态复合材料的磨损性能  52-62
    4.6.1 磨损及磨损机制  52
    4.6.2 实验设备及原理  52-54
    4.6.3 摩擦磨损试验参数  54-55
    4.6.4 实验结果分析  55-57
    4.6.5 摩擦系数  57-59
    4.6.6 磨损形貌及磨损机理  59-62
  4.7 本章小结  62-64
结论  64-65
参考文献  65-71
致谢  71

粉末冶金法制备SiCp/Sn/Al复合材料及其性能的研究

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