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Al2O3k/Al多孔复合材料及夹芯板的反重力渗流铸造制备及性能研究

2020-12-16阅读(515)

Al2O3k/Al多孔复合材料及夹芯板的反重力渗流铸造制备及性能研究

论文摘要

集结构与功能特性于一体的多孔铝,在汽车、建筑和航天航空领域有着广泛的应用前景。本论文创新性地提出了一种力学性能良好的多孔铝基复合材料制备工艺,即采用反重力渗流铸造法来制备氧化铝空心球/铝基多孔复合材料（本文中简称"Al2O3k/Al多孔复合材料”）及其夹芯板,同时还研究了所制备复合材料的相关力学性能。论文主要研究结果如下：（1）研究了以6063型铝合金作基体金属、Al2O3空心球作造孔颗粒的Al2O3k/Al多孔复合材料的反重力渗流铸造法制备工艺。研究结果表明：较大的空心球粒径,提高粒子预热温度和铝熔体温度,增加渗流压力,延长保压时间,选择自上而下的冷却方式,添加活性元素镁均可有效改善Al2O3k/Al多孔复合材料渗流效果。（2）研究了Al2O3k/Al多孔复合材料的准静态压缩性能。结果表明：Al2O3k/Al多孔复合材料的准静态压缩应力-应变曲线表现出明显的三段性特征,该多孔复合材料的破坏以应变局部化和逐层破坏为特征。更小的空心球粒径能够增大Al2O3k/Al多孔复合材料的屈服强度；空隙度的增大导致屈服强度的降低,但是有利于平台阶段的延长。计算了关于Ashby屈服强度公式中的拟合系数K,发现K>0.75。（3）研究了Al2O3k/Al多孔复合材料能量吸收特性。研究结果表明：Al2O3k/Al多孔材料的能量吸收能力与屈服强度、平台段应变和应变硬化指数有关。而其能量吸收效率则受上下屈服强度之比、屈服应变与密实化应变之比、弹性模量和应变硬化指数之比影响。能量吸收能力随空心球粒径的减小、空隙度的减小和压缩速率的增加而增加。η与空心球粒径相关不大,而受空隙度和应变率的影响；空隙度越高、应变率越小吸能效率越高。（4）研究发现：Al2O3k/Al多孔复合材料夹芯板的三点弯曲P-δ曲线有明显复合板特征。Al2O3k/Al多孔复合材料夹芯板的三点弯曲性能曲线有较长的失稳段。夹芯板的破坏以芯部材料剪切开裂破坏和表层面板弯曲破坏为主,界面没有出现拉裂现象。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 前言
  • 1.2 多孔金属国内外的发展现状
  • 1.2.1 多孔铝国内外研究概况
  • 1.2.2 空心球铝基轻质复合材料的研究概况
  • 1.3 空心球/铝基轻质复合材料的主要性能及应用
  • 1.3.1 空心球/铝基轻质复合材料的主要性能
  • 1.3.2 空心球/铝基轻质复合材料的主要应用
  • 1.4 空心球/铝基复合材料的制备方法
  • 1.4.1 搅拌铸造法
  • 1.4.2 压力渗流铸造法
  • 1.4.3 粉末冶金法
  • 1.4.4 真空-自重渗流法
  • 1.5 反重力渗流铸造
  • 1.5.1 反重力渗流铸造原理
  • 1.5.2 反重力渗流铸造的特点
  • 1.5.3 反重力渗流铸造升压工艺
  • 1.6 研究背景及研究内容
  • 1.6.1 课题研究背景
  • 1.6.2 课题研究内容
  • 2O3k/Al多孔复合材料'>第二章 反重力渗流铸造法制备Al2O3k/Al多孔复合材料
  • 2.1 引言
  • 2.2 实验材料及主要实验设备
  • 2.2.1 主要实验材料的选择
  • 2.2.2 主要的实验设备
  • 2.3 反重力渗流铸造工艺研究
  • 2.3.1 造孔粒子的预处理
  • 2.3.2 反重力渗流铸造加压工艺
  • 2.4 多孔铝基复合材料试样制备方法及结构参数表征
  • 2O3k/Al多孔复合材料的制备'>2.4.1 Al2O3k/Al多孔复合材料的制备
  • 2O3k/Al多孔复合材料的结构参数'>2.4.2 Al2O3k/Al多孔复合材料的结构参数
  • 2.5 反重力渗流铸造实验条件
  • 2.5.1 渗流工艺对渗流效果的影响
  • 2.5.2 添加Mg对渗流效果的影响
  • 2.5.3 冷却方式对铸件成型的影响
  • 2O3k/Al多孔复合材料'>2.6 优化条件下制备的Al2O3k/Al多孔复合材料
  • 2.7 本章小结
  • 2O3k/Al多孔复合材料的准静态压缩性能'>第三章 Al2O3k/Al多孔复合材料的准静态压缩性能
  • 3.1 引言
  • 3.2 试验方法
  • 2O3k/Al多孔复合材料的准静态压缩特征'>3.3 Al2O3k/Al多孔复合材料的准静态压缩特征
  • 3.3.1 压缩应力应变曲线特征
  • 3.3.2 多孔复合材料的变形破坏机制
  • 2O3k/Al多孔复合材料准静态压缩性能影响因素分析'>3.4 Al2O3k/Al多孔复合材料准静态压缩性能影响因素分析
  • 3.4.1 不同粒径对其准静态压缩性能的影响
  • 3.4.2 不同空隙度对准静态压缩性能的影响
  • 2O3k/Al多孔复合材料准静态屈服强度分析'>3.5 Al2O3k/Al多孔复合材料准静态屈服强度分析
  • 3.6 本章小结
  • 2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收特性'>第四章 Al2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收特性
  • 4.1 引言
  • 4.2 多孔金属的能量吸收特性
  • 4.2.1 多孔金属能量吸收能力
  • 4.2.2 多孔金属能量吸收效率
  • 4.2.3 多孔金属能量吸收特性分析模型
  • 2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收特性'>4.3 Al2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收特性
  • 2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收能力'>4.3.1 Al2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收能力
  • 2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收效率'>4.3.2 Al2O3k/Al多孔复合材料的能量吸收效率
  • 4.4. 本章小结
  • 2O3k/Al多孔复合材料夹芯板制备及三点弯曲性能研究'>第五章 Al2O3k/Al多孔复合材料夹芯板制备及三点弯曲性能研究
  • 5.1 引言
  • 2O3k/Al多孔复合材料夹芯板的制备'>5.2 Al2O3k/Al多孔复合材料夹芯板的制备
  • 5.2.1 主要的实验材料
  • 5.2.2 多孔铝夹芯板的制备流程
  • 2O3k/Al多孔复合材料夹芯板三点弯曲实验'>5.3 Al2O3k/Al多孔复合材料夹芯板三点弯曲实验
  • 5.4 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间主要研究成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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