自蔓延制备TiB2-Al2O3-TiC复合粉体增强铝基复合材料的研究

论文摘要

TiB2、TiC等粉体对铝基复合材料具有很好的增强作用。本文采用自蔓延技术利用工业级TiO2粉、Al粉和B4C粉制备TiB2-Al2O3-TiC复合粉体,进而采用搅拌铸造法制备了质量分数为0、3%、5%、10%和15%的TiB2-Al2O3-TiC颗粒增强铝基复合材料。研究中利用XRD、SEM分析了TiB2-Al2O3-TiC复合粉体的相组成、晶体形貌、生长机制及Al含量对TiB2-Al2O3-TiC复合粉体SHS合成的晶粒大小的影响,利用XRD、SEM、金相试验、硬度试验、拉伸试验等手段测定了TiB2-Al2O3-TiC复合粉体增强铝基复合材料的物相组成、金相组织、断口形貌和力学性能。研究结果表明:自蔓延反应的产物为TiB2、Al2O3、TiC,其中Al2O3呈四方形和六方形,TiB2呈棒状晶包围在Al2O3周围,且随着Al含量的增加,生成复合粉体的粒径增大。加入复合粉体对铝基体产生了晶粒细化的作用,当掺杂量为15%时,细化作用最为明显。复合粉体的加入对铝基体产生了明显的增强效果,当掺杂量为15%时,增强效果最佳。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究目的和意义
• 1.2 金属基复合材料概述
• 1.2.1 金属基复合材料的定义及其特点
• 1.2.2 金属基复合材料的分类
• 1.2.3 金属基复合材料制备工艺的研究及探讨
• 1.3 国内外研究进展
• 1.3.1 自蔓延制备粉体的研究近况
• 2-Al₂O₃-TiC复合材料研究近况'>1.3.2 自蔓延制备 TiB₂-Al₂O₃-TiC复合材料研究近况
• 1.3.3 颗粒增强铝基复合材料研究近况
• 1.4 论文的主要研究内容和关键技术
• 第二章 实验设计
• 2-Al₂O₃-TiC复合粉体'>2.1 自蔓延制备TiB₂-Al₂O₃-TiC复合粉体
• 2.1.1 实验原料及仪器
• 2.1.2 试验工艺流程
• 2.1.3 性能测试及表征
• 2.2 搅拌铸造法制备铝基复合材料
• 2.2.1 实验用仪器设备
• 2.2.2 浇铸工艺
• 2.2.3 复合材料结构表征与性能测试
• 2.3 本章小结
• 2-Al₂O₃-TiC复合粉体的热力学分析'>第三章 自蔓延制备TiB₂-Al₂O₃-TiC复合粉体的热力学分析
• 2、Al及B₄C自蔓延体系的热力学计算'>3.1 TiO₂、Al及B₄C自蔓延体系的热力学计算
• ad的计算'>3.2 反应绝热温度 T_ad的计算
• 3.3 本章小结
• 第四章 自蔓延制备复合粉体试验分析
• 4.1 自蔓延反应过程分析
• 4.2 差热分析
• 4.3 XRD物相分析
• 4.4 SEM显微组织分析
• 4.5 反应机理分析及Al含量对组织结构影响的探讨
• 4.5.1 反应机理分析
• 2-Al₂O₃-TiC复合粉体粒度的影响'>4.5.2 原材料中Al含量对TiB₂-Al₂O₃-TiC复合粉体粒度的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 铝基复合材料的组织与力学性能分析
• 5.1 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的样品分析
• 5.2 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的XRD分析
• 5.3 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的金相组织分析
• 5.4 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的硬度分析
• 5.5 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的力学性能分析
• 5.5.1 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的抗拉强度
• 5.5.2 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的延伸率
• 5.5.3 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的实验力-位移曲线
• 5.5.4 搅拌铸造法制备的铝基复合材料的断口SEM分析
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢