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6066Al/SiC_p复合材料弹性模量、内耗及加工制备的研究

2020-11-22阅读(559)

6066Al/SiC_p复合材料弹性模量、内耗及加工制备的研究

论文摘要

本文对6066Al／SiCP复合材料SiCP含量和复合材料弹性模量的测定和计算、内耗性能、热处理工艺，以及界面特征、断裂行为和断裂路径进行了研究，通过热压缩变形建立了6066Al／SiCP复合材料在高温变形的流变应力方程，利用数值计算模拟研究了其加工过程中挤压力等参数变化规律。通过上述研究得到的主要结果如下。 1、6066Al／SiCP复合材料的弹性模量Ec在所研究的SiCP体积分数范围内（φ％＜40％）与SiCP体积分数φ（％）基本成正比，对实验数据进行拟合得出： 对于粉末冶金复合材料：Ec（GPa）=69.8+1.795φ 对于喷射沉积复合材料：Ec（GPa）=69.8+1.402φ 而引入J因子按照Ec（J）=[sum from I to N（φiEiJ）]1/J，来计算、预测不同体系复合材料的弹性模量，选择合适的J因子计算的弹性模量与实测值非常接近，对于6066Al／SiCP复合材料体系，J=0.1； 2、6066Al／SiCP复合材料和6066Al合金的内耗值均随所测试频率增高而增加，随测试温度升高而增大；6066Al／SiCP复合材料的内耗值比6066 Al合金内耗性能高，特别是在高温阶段比6066Al合金内耗值高得多；6066Al／SiCP复合材料和6066Al基体合金在300K～420K时的内耗主要是位错内耗，在420K以上的高温下内耗主要由界面微滑移引起； 3、DTA分析结果表明，粉末状态材料的固相点和液相点比铸造状态的基体合金的固相点和液相点分别约低10℃；6066Al／SiCP复合材料的最佳固溶温度为520℃，最佳固溶时间为100分钟，时效温度为160℃，6066Al／SiCP复合材料的峰时效时间比6066Al基体合金峰时效时间缩短，PM6066Al合金以及PM6066Al／SiCP复合材料的固溶、时效基本规律与IM6066Al合金的相似；6066Al／SiCP复合材料的Al基体中的大量位错和界面促进了第二相的形核，加速了6066Al／SiCP复合材料的时效过程； 4、淬火后停留使PM 6066Al／SiCP复合材料抗拉强度、屈服强度和硬度下降，塑性提高；6066Al／SiCP复合材料淬火后停留时间越长硬度下降越多，6066Al／SiCP复合材料的强度下降速度比PM6066Al基体合金强度下降速度慢； 5、采用粉末冶金方法和喷射沉积方法制备的6066Al／SiCP复合材料中，SiCP与Al基体没有界面反应发生； 6、对6066Al合金实现有效强化而不至于使6066Al／SiCP复合材料塑性降低太多的SiCP粒子的最小体积含量计算结果为8.1％； 7、粉末冶金制备的6066Al／SiCP复合材料以SiCP／Al界面开裂和SiCP颗粒开裂为主要裂纹源，裂纹扩展主要沿SiCP／Al界面和SiCP颗粒中形成的裂纹进行；喷射沉积方法制备的6066Al／SiCP复合材料断裂机制主要表现为SiCP／Al界面开裂、SiCP颗粒从Al基体脱落形成空洞，在6066Al合金基体中形成裂纹，裂纹主要沿SiCP颗粒脱落后形成的空洞连接形成的宏观裂纹扩展； 8、在变形温度为350-500℃，变形速率在0.05-50S-1条件下进行的高温变形研究表明，热压缩变形程度对6066Al／SiC合金的流变应力没有明显影响，但与应变速率和SiC粒度有关；6066Al／SiCP复合材料的流变应力大于基体6066 Al合金的流变应力；所有材料在同一应变速率下流变应力随温度的提高而降低，在同一变形温度下材料流变应力随应变速率的增大而提高；SiCP含量提高可以增加材料的流变应力；6066Al合金和6066Al／SiCP复合材料相对软化Sr随应变增加而增加，6066Al基体合金的相对软化Sr比6066Al／SiCP复合材料的大，复合材料中含SiCP的数量越多，相对软化Sr越低；

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 文献综述
  • 1.1 Al／SiC复合材料简介
  • 1.2 金属基复合材料常用制备方法
  • 1.3 SiC颗粒增强金属基复合材料的强化机制
  • 1.4 复合材料的断裂
  • 1.5 复合材料的热处理
  • 1.6 复合材料的界面研究
  • 1.7 Al基复合材料的性能
  • 1.8 材料高温塑性变形研究
  • 1.9 本论文的主要研究目的与内容
  • P复合材料SiCP含量与弹性模量的研究'>第2章 6066Al／SiCP复合材料SiCP含量与弹性模量的研究
  • P复合材料实验过程'>2.1 喷射沉积6066Al／SiCP复合材料实验过程
  • P复合材料中SiCP含量的确定'>2.2 喷射沉积Al／SiCP复合材料中SiCP含量的确定
  • P颗粒质点平均距离测定SiCP含量'>2.2.1 计算SiCP颗粒质点平均距离测定SiCP含量
  • P含量'>2.2.2 萃取法测定复合材料SiCP含量
  • P含量'>2.2.3 X射线衍射内标法测定SiCP含量
  • 2.2.4 弹性模量测定法
  • 2.3 本章小结
  • P复合材料的内耗行为研究'>第3章 6066Al／SiCP复合材料的内耗行为研究
  • 3.1 实验过程
  • 3.2 6066Al／SiC复合材料中温内耗机制
  • P复合材料高温内耗机制'>3.3 6066Al／SiCP复合材料高温内耗机制
  • 3.4 本章小结
  • P复合材料的热处理工艺研究'>第4章 6066Al／SiCP复合材料的热处理工艺研究
  • 4.1 实验方法和过程
  • P复合材料的热处理工艺研究'>4.2 粉末冶金6066Al合金和6066Al／SiCP复合材料的热处理工艺研究
  • 4.2.1 固溶温度对合金性能的影响
  • 4.2.2 固溶时间对合金性能的影响研究
  • 4.2.3 时效温度和时效方式变化对合金组织、性能的影响
  • 4.2.4 淬火后停留时间对合金性能的影响
  • 4.2.5 喷射沉积法制备的材料热处理工艺
  • 4.3 本章小结
  • P复合材料界面特征与断裂路径研究'>第5章 6066Al／SiCP复合材料界面特征与断裂路径研究
  • 5.1 试验方法
  • P复合材料的界面特征'>5.2 6066Al／SiCP复合材料的界面特征
  • P复合材料中SiCP最小体积含量'>5.3 6066Al／SiCP复合材料中SiCP最小体积含量
  • P复合材料断裂机制分析'>5.4 6066Al／SiCP复合材料断裂机制分析
  • P复合材料的金相组织与断口'>5.4.1 6066Al／SiCP复合材料的金相组织与断口
  • P复合材料的断裂特征'>5.4.2 粉末冶金方法制备的6066Al／SiCP复合材料的断裂特征
  • P复合材料的断裂特征'>5.4.3 喷射沉积方法制备的6066Al／SiCP复合材料的断裂特征
  • P复合材料的断裂特征分析'>5.4.4 6066Al／SiCP复合材料的断裂特征分析
  • 5.5 本章小结
  • P复合材料塑性变形热模拟研究'>第6章 6066Al／SiCP复合材料塑性变形热模拟研究
  • 6.1 实验方法与实验过程
  • 6.1.1 试验合金成分
  • 6.1.2 摩擦系数测定
  • 6.1.3 高温压缩变形试验
  • 6.1.4 实验数据处理
  • 6.2 实验结果与讨论
  • 6.2.1 摩擦系数测试结果
  • 6.2.2 合金在不同条件下的真应力—真应变曲线与峰值应力
  • r'>6.2.3 合金的相对软化参数Sr
  • 6.2.4 本构方程的建立
  • 6.3 本章小结
  • P复合材料加工过程数值模拟'>第7章 6066Al／SiCP复合材料加工过程数值模拟
  • 7.1 挤压变形数值模拟参数的选取
  • P小圆棒（工艺1）'>7.2 大挤压比挤压6066Al／12SiCP小圆棒（工艺1）
  • P圆棒的数值模拟计算结果（工艺1）'>7.2.1 挤压6066Al／12SiCP圆棒的数值模拟计算结果（工艺1）
  • P小圆棒的热挤压工艺研究'>7.2.2 大挤压比挤压6066Al／12SiCP小圆棒的热挤压工艺研究
  • 外570／φ内450mm 6066Al／SiCP管材反挤压数值模拟结果（工艺2）'>7.3 φ外570／φ内450mm 6066Al／SiCP管材反挤压数值模拟结果（工艺2）
  • 7.3.1 镦粗过程
  • 7.3.2 充型过程
  • 7.3.3 反挤压过程
  • P复合材料数值模拟结果评价及实际大规格6066Al／SiCP挤压管材加工'>7.3.4 6066Al／SiCP复合材料数值模拟结果评价及实际大规格6066Al／SiCP挤压管材加工
  • 7.4 本章小结
  • 第8章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间的主要成果

    • 相关论文文献

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    • [4].中低体积分数SiC_p增强铝基复合材料的性能研究[J]. 特种铸造及有色合金 2020(06)
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    • [6].SiC_p对铝基复合材料组织和磨损性能的影响[J]. 特种铸造及有色合金 2014(04)
    • [7].深冷处理对SiC_p增强铝基复合材料热膨胀性能的影响[J]. 机械工程材料 2010(02)
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    • [18].SiC_p增强铝基复合材料离心铸造活塞的组织与性能[J]. 特种铸造及有色合金 2010(07)
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