铝基复合材料增强体预处理与半固态浆料电磁搅拌制备工艺研究

论文摘要

提高增强颗粒与金属熔体间的浸润性,使增强颗粒均匀分布在浆料之中是制备金属基复合材料的关键。为此,本文从颗粒的预处理和电磁搅拌半固态复合工艺方面进行了试验研究。颗粒高温氧化处理试验研究表明:SiC颗粒表面的杂质主要是纳米级的SiC粉体和SiO2氧化膜。氧化时,颗粒表面的纳米粉体和颗粒尖角处首先发生氧化。氧化膜会吞陷表层SiC粉体,起到净化颗粒表面,提高浸润性的作用。氧化层的厚度增加速度随着时间的增加而降低,6h以后趋于平稳。化学镀铜试验研究表明:SiC的化学稳定性,化学镀覆的粗化工艺并不能使其表面粗糙化。传统化学镀铜的载量在20dm2/l左右时能获得均匀且致密的镀层。为了提高化学镀铜的效率,降低镀铜成本,提出了一种不用敏化、活化的颗粒镀铜新工艺。在该工艺下,镀铜的加载量能达到200dm2/l,虽然镀层致密性下降,但仍能作为SiC颗粒的预处理工艺来改善颗粒与熔体间浸润性。研究了增强颗粒预处理工艺及其加入方式、金属熔体流动状态以及电磁搅拌频率等工艺参数对半固态复合浆料制备的影响。结果表明,当电磁搅拌频率为6Hz,采取从中部加入的方式加入表面镀铜处理的颗粒,并在坩埚内设置引流叶片提高熔体流动的紊乱度的情况下,可以改善颗粒与熔体间的浸润性,并使颗粒在搅拌坩埚内均匀分布。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 半固态金属成形技术
• 1.1.1 半固态金属成形技术的概念及特点
• 1.1.2 半固态金属成形技术的分类
• 1.1.3 半固态金属浆料的制备方法
• 1.2 电磁搅拌技术
• 1.2.1 电磁搅拌的原理和特点
• 1.2.2 电磁搅拌技术的国内外发展现状
• 1.3 碳化硅颗粒增强铝基复合材料
• 1.3.1 颗粒增强铝基复合材料应用
• 1.3.2 SiC 颗粒增强铝基复合材料的研究现状
• 1.3.3 尚待解决的问题
• 1.4 本论文研究的意义及主要内容
• 第2章 试验的原理与方法
• 2.1 试验工艺流程
• 2.2 实验设备
• 2.2.1 搅拌炉的设计
• 2.2.2 复合浆料制备用到的其它设备
• 2.2.3 试验的分析和测量仪器
• 2.3 设备的调试和取样方案
• 2.3.1 等温区的确定
• 2.3.2 等磁区的确定
• 2.3.3 热电偶的抗干扰问题
• 2.3.4 石墨坩埚抗氧化问题
• 2.4 基体合金的熔炼
• 2.4.1 基体合金的选择
• 2.4.2 铝合金的熔炼工艺
• 2.4.3 合金两相区的确定
• 2.5 颗粒表面的预处理
• 2.5.1 颗粒预处理的必要性
• 2.5.2 颗粒表面氧化
• 2.5.3 颗粒表面镀铜
• 第3章 SiC 颗粒预处理
• 3.1 颗粒表征
• 3.1.1 颗粒粒度分布
• 3.1.2 颗粒形貌
• 3.1.3 表面状态
• 3.2 颗粒氧化
• 3.2.1 氧化后颗粒表面氧化层观察
• 3.2.2 氧化层厚度计算
• 3.2.3 影响氧化层厚度的因素
• 3.3 颗粒表面镀铜
• 3.3.1 粗化
• 3.3.2 敏化
• 3.3.3 活化
• 3.3.4 镀铜
• 3.3.5 颗粒镀铜新工艺
• 第4章 电磁搅拌制备半固态复合浆料
• 4.1 试验影响因素
• 4.1.1 颗粒预处理方式
• 4.1.2 颗粒加入方式
• 4.1.3 提高熔体紊乱度
• 4.1.4 搅拌频率
• 4.2 各影响因素的典型试验现象
• 4.3 正交试验方案的制定
• 4.4 电磁搅拌复合工艺对颗粒浸润性的影响
• 4.4.1 试验数据与处理
• 4.4.2 实验结果与分析
• 4.5 电磁搅拌复合工艺对颗粒宏观均匀性的影响
• 4.5.1 试验数据与处理
• 4.5.2 试验结果与分析
• 4.6 最佳工艺参数确定
• 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
• 附录
• 详细摘要