制备工艺对SiCp/Al复合材料组织和性能的影响

论文摘要

本文以SiCp预制件烧结成形结合无压浸渗工艺制备了SiCp/Al复合材料。所制备的复合材料有：采用淀粉、硬脂酸和石墨三种造孔剂及粘结剂连接法和氧化连接法制备了SiCp/Al复合材料。采用TG-DTA/DSC，SEM，EDS和XRD等测试方法研究了淀粉、硬脂酸、石墨和SiC颗粒的氧化特性及烧结后预制件的微观结构、复合材料的断口形貌、烧结颈元素组成及复合材料的物相构成；用力学试验机、激光导热仪和氦质谱仪分别测试了SiCp/Al复合材料的抗弯强度、热导率和气密性。研究结果表明：在空气气氛中，造孔剂淀粉、硬脂酸和石墨在不同的温度下氧化殆尽，SiC颗粒发生了氧化现象，SiC颗粒表面生成了厚度约0.4μm的SiO2层。造孔剂不同时，两种连接法制备的三种不同造孔剂SiCp预制件的SiCp体积分数、孔隙率、抗压强度和尺寸变化有所不同：以石墨为造孔剂预制件的SiCp体积分数和抗压强度最高，孔隙率和尺寸变化最小。造孔剂相同时，用两种连接法制备的预制件在SiCp体积分数、孔隙率、抗压强度和尺寸变化上也不相同，氧化连接法制备的预制件在SiCp体积分数和抗压强度低于粘结剂法，孔隙率和尺寸变化高于粘结剂法。氧化连接法制备的预制件强度较低，尺寸变化略大。预制件中SiC颗粒和孔隙分布均匀。造孔剂相同时，氧化连接法制备的SiCp/Al复合材料在相对密度、抗弯强度、热导率和气密性方面优于粘结剂法制备的复合材料，复合材料残余气孔率较小，且以石墨为造孔剂SiCp/Al复合材料的性能最好：相对密度达到了98.63%，抗弯强度为278MPa，热导率为124W·m-1·K-1，气密性小于5×10-9Pa·m3·s-1。复合材料中生成了Mg2Si和MgAl2O4相。复合材料断裂后，断口中有韧窝存在，主要表现出脆性断裂的特征。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 制备工艺对复合材料组织和性能的影响
• 1.1.1 预制件的制备工艺对复合材料组织和性能的影响
• 1.1.2 液相无压渗透法制备工艺对复合材料组织和性能的影响
• 1.1.3 基体合金化和预处理对复合材料组织和性能的影响
• 1.1.4 浸渗工艺参数对复合材料组织和性能的影响
• 1.2 SiCp/Al 复合材料的力学性能
• 1.3 导热性能
• 1.4 气密性
• 1.5 本课题研究的意义、目的及主要内容
• 1.5.1 研究的意义和目的
• 1.5.2 研究的主要内容
• 第2章 试验内容及方法
• 2.1 试验材料的选择及工艺参数的设定
• 2.1.1 SiC 颗粒的选择
• 2.1.2 SiCp 预制件粘结剂的选择
• 2.1.3 SiCp 预制件造孔剂的选择
• 2.1.4 SiCp 预制件烧结温度的选择
• 2.1.5 基体材料的选择
• 2.2 试验方法及过程
• 2.2.1 预制件成形及 SiCp/Al 复合材料的制备
• 2.2.2 性能测试与分析
• 2.2.3 试验主要设备与仪器
• 第3章 制备工艺对 SiCp 预制件组织和性能的影响
• 3.1 SiCp多孔陶瓷预制件的制备
• 3.1.1 SiCp多孔陶瓷预制件的压制成形
• 3.1.2 SiCp多孔陶瓷预制件的烧结
• 3.2 SiCp多孔陶瓷预制件的性能
• 3.2.1 SiCp多孔陶瓷预制件的体积分数和孔隙率
• 3.2.2 烧结前后 SiCp 多孔陶瓷预制件的尺寸变化
• 3.2.3 SiCp多孔陶瓷预制件的抗压强度
• 3.2.4 SiCp多孔陶瓷预制件的显微结构
• 3.3 本章小结
• 第4章 制备工艺对 SiCp/Al 复合材料组织和性能的影响
• 4.1 SiCp 多孔陶瓷预制件的无压浸渗
• 4.1.1 SiCp/Al 复合材料的相对密度及残余气孔率
• 4.1.2 SiCp/Al 复合材料的显微组织
• 4.2 SiCp/Al 复合材料的物相构成
• 4.3 SiCp/Al 复合材料的性能
• 4.3.1 SiCp/Al 复合材料的抗弯强度
• 4.3.2 SiCp/Al 复合材料的导热性能
• 4.3.3 SiCp/Al 复合材料的气密性
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢