论文题目: 大尺寸7075/SiCp复合材料的喷射共沉积制备技术及后续加工问题研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料科学与工程
作者: 张福全
导师: 陈振华,唐绍裘
关键词: 喷射共沉积,铝基复合材料,高强铝合金,热处理,摩擦,磨损
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 大型、特大型的高性能铝合金及铝基复合材料在宇航、列车、国防及民用领域有着广泛的应用,喷射（共）沉积技术是制备此类材料的有效方法之一。但国际上现有的喷射沉积技术难以制备大尺寸和特大尺寸的快速凝固坯件,为了解决大尺寸快速凝固材料坯件的制备问题,作者设计出了新型的喷射沉积装置,研究了技术原理,结合一项国家“十五”攻关项目对喷射共沉积7075/SiCp复合材料的制备工艺、沉积坯的致密化和热处理工艺规律、材料组织性能以及复合材料的摩擦磨损性能等进行了研究。得到如下主要结论: 1.在分析传统喷射沉积技术局限性的基础上,根据陈振华教授提出了新型喷射沉积装置的设计思想,设计制造了大尺寸管坯和圆柱锭坯的制备装置,研究和分析了装置的工作原理,确定了设备的主要参数和工艺参数;制备出了φ800×1400×300mm的铝合金管坯、φ3300×2900×200mm的铝合金环件、直径达φ1000mm的铝合金锭坯和0630×800mm的7075/SiCp（15vol%）的复合材料锭坯;复合材料沉积锭坯的组织均匀、晶粒微细、SiC颗粒的分布均匀。 2.研究了喷射共沉积复合材料锭坯的致密化问题。采用热模拟试验研究了7075/SiCp复合材料在高温压缩时的成形性能和材料微观组织特点,实验结果表明,对沉积坯进行润滑、在420℃以小于0.01s-1的变形速率压缩时复合材料具有良好的成形性能。 结合热模拟试验结果,在YJ32-315A四柱液压机和1250T卧式挤压机上研究了喷射共沉积复合材料坯件的挤压成形性能。研究了挤压材料中的SiC颗粒的分布与流动规律、材料的组织性能。挤压成形实验结果表明喷射共沉积材料具有良好的塑性成形性能,挤压对喷射共沉积坯的首要作用是致密化,挤压后材料致密度达到97.5%,沉积坯件中出现的层界面和孔洞经过挤压后基本消失;挤压态材料基本保持了喷射共沉积坯细小的晶粒组织,但SiC颗粒沿挤压方向形成了流线;σs=349.4MPa、σb=468.2MPa、δ=10.2%。根据以上挤压工艺,采用φ630×800mm的7075/SiCp喷射共沉积锭坯在12500T挤压机上成功的挤压出了330×125×6000mm的复合材料厚板材。 研究了铝基复合材料的轧制工艺规律。实验结果表明:复合材料沉积坯直接轧制成形时成品率极低,沉积坯挤压后再轧制成形时的成品率明显提高;轧制方式对板材成形性能和力学性能有显著影响,沿平行于挤压方向轧制时更有利于材料的成形,采用交叉轧制方式时板材的成形性能较好;多道次小变形量的轧制变形制度有利于提高板材的成形率;SiC颗粒在轧制过程中有明显的破碎和圆角化趋势;7075/SiCp复合材料轧制薄板的性能如下:
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 颗粒增强铝基复合材料的制备技术
1.2.1 固相法
1.2.2 液相法
1.2.3 液-固两相法
1.2.4 喷射沉积技术的发展及研究现状
1.2.5 喷射共沉积技术在铝基复合材料制备中的应用
1.3 颗粒增强金属基复合材料的塑性成形技术研究
1.3.1 颗粒增强金属基复合材料塑性变形特点
1.3.2 颗粒增强金属基复合材料塑性成形工艺
1.4 7×××系Al合金及其颗粒增强复合材料的研究现状
1.4.1 7×××系Al合金的发展
1.4.2 7×××系颗粒增强铝基复合材料
1.5 喷射共沉积颗粒增强金属基复合材料的应用
1.6 本论文研究的目的与主要内容
第2章 坩埚移动式喷射共沉积制备大尺寸铝基复合材料装置的研制
2.1 喷射沉积装置的设计思路
2.2 移动坩埚式喷射沉积装置的设计
2.3 设备的关键技术难点及对策
2.4 移动坩埚式喷射沉积装置的工作原理及其过程规律
2.5 移动坩埚式喷射沉积装置的应用
2.6 大尺寸7075／SiCp复合材料锭坯的制备
2.7 实验装备的特点
2.8 本章小结
第3章 坩埚移动式喷射共沉积7075／SiC_p复合材料致密化问题的研究
3.1 引言
3.2 喷射共沉积7075／SiC_p复合材料的压缩性能
3.2.1 实验方法
3.2.2 工艺参数对7075Al／SiCp变形性能的影响
3.2.3 工艺参数对7075Al／SiCp压缩应力的影响
3.2.4 孔洞对7075／SiCp压缩应力的影响
3.2.5 SiC颗粒对7075合金压缩应力的影响
3.2.6 7075／SiCp沉积坯压缩变形过程中的组织变化
3.3 喷射共沉积7075／SiCp复合材料沉积坯的挤压成形
3.3.1 喷射共沉积7075／SiCp复合材料坯挤压成形性能
3.2.2 挤压对7075／SiC_p复合材料坯组织的影响
3.3.3 (?)630×800mm大尺寸7075／SiCp复合材料坯的挤压
3.4 挤压板材轧制成形
3.4.1 挤压板材的轧制工艺
3.4.2 轧制对7075／SiC_p复合材料组织的影响
3.4.3 350×600×1.2mm 7075／SiCp复合材料薄板的轧制
3.5 本章小结
第4章 7075／SiCp复合材料的热处理工艺
4.1 引言
4.2 7075／SiCp挤压棒材的热处理工艺及性能
4.2.1 7075／SiCp挤压棒材的热处理工艺
4.2.2 7075／SiCp挤压棒材热处理后的微观组织
4.2.3 7075／SiCp挤压棒材热处理后的力学性能
4.3 7075／SiCp复合材料板材热处理工艺及性能
4.3.1 7075／SiCp复合材料板材热处理工艺
4.3.2 7075／SiCp复合材料板材热处理后的组织和性能
4.4 SiC增强颗粒对7075／SiCp复合材料力学性能的影响
4.4.1 SiC增强颗粒的强化机理分析
4.4.2 7075／SiCp复合材料的强度分析
4.4.3 SiC颗粒对7075／SiCp复合材料断裂的影响
4.5 本章小结
第5章 7075／SiCp复合材料的摩擦磨损性能
5.1 引言
5.2 试验条件与方法
5.3 试验结果
5.3.1 预先滴油润滑时的摩擦特性
5.3.2 连续润滑时的磨擦磨损特性
5.3.3 干摩擦时的摩擦特性
5.3.4 不同温度时的磨擦磨损特性
5.3.5 磨损表面的形貌分析
5.4 复合材料的磨损机制
5.4.1 磨损率与材料硬度的关系
5.4.2 干摩擦条件下7075／SiCp复合材料的磨损机制
5.4.3 润滑条件下7075／SiCp复合材料的磨损机制
5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A(博士论文期间参加的课题、获奖、专利及论文)
发布时间: 2005-09-28
参考文献
- [1].SiCp/Al复合材料的制备及其器件的研制[D]. 顾晓峰.武汉理工大学2006
- [2].SiCp/6066Al铝基复合材料工艺优化及弹性模量的数值模拟[D]. 王文明.重庆大学2006
- [3].电子封装用SiCp/Cu复合材料的微观组织与性能研究[D]. 王常春.山东大学2007
- [4].高体积分数金属基复合材料SiCp/2024Al动态力学性能研究[D]. 谭柱华.哈尔滨工业大学2007
- [5].颗粒尺寸对SiCp/Al复合材料性能的影响规律及其数值模拟[D]. 晏义伍.哈尔滨工业大学2007
- [6].SiCp/A357复合材料半固态搅拌铸造工艺研究[D]. 张桢林.北京科技大学2017
- [7].SiC颗粒增强铝基复合材料铣磨加工及其关键技术研究[D]. 都金光.哈尔滨工业大学2014
- [8].细观特征对SiCp/Al复合材料力学行为影响的实验及数值研究[D]. 曹东风.武汉理工大学2011
- [9].机械搅拌制备SiCp/Al-Mg复合材料及其凝固行为的研究[D]. 张宏伟.哈尔滨工业大学2011
- [10].15vol.%SiCp/Al复合材料变形行为基础研究[D]. 袁战伟.西北工业大学2014