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SiC颗粒增强铝基复合材料熔体处理工艺

2020-12-15阅读(882)

SiC颗粒增强铝基复合材料熔体处理工艺

论文摘要

SiCp/Al复合材料具有比强度比刚度高、热膨胀系数低、耐磨耐蚀性优良等特点,成为当前材料研究方向的热点之一。本文采用半固态搅拌法制备SiCp/A357复合材料,针对该方法制备的复合材料致密度低的问题,探索了静态真空除气和搅拌真空除气对15vol.%SiCp/A357复合材料致密性及性能的影响,并制定最优工艺。研究发现,静态真空除气过程中,提高除气温度、延长除气时间和增加真空度都有利于提高SiCp/A357复合材料的致密度,最佳除气工艺下复合材料致密度由94.06%提高至98.03%,但SiC颗粒团聚现象比较严重。搅拌真空除气除气效果比静态真空除气更好,铸件致密度提高至98.95%,而且SiC颗粒分布均匀。搅拌真空除气时,气泡在电磁搅拌作用下能够随着熔体的运动而上升,从而减小了上升阻力,到达熔体表面时在一定的真空度下破裂溢出,同时在搅拌力的剪切作用下能够减轻SiC颗粒的团聚,有效改善组织均匀性。力学性能研究表明,随着SiC颗粒体积含量的增加,SiCp/A357复合材料的弹性模量增大,高模量的SiC颗粒可以与基体共同承受载荷,提高抵抗外力变形的能力;强度呈现先增加后降低的趋势,主要受到SiC颗粒增强和气孔削弱的双重作用;SiC颗粒含量较高时,SiCp/A357复合材料延伸率低于基体合金,断裂方式表现为脆性断裂。静态真空除气和搅拌真空除气都能提高15vol.SiCp/A357复合材料力学性能。搅拌真空除气效果更好,T6热处理后材料的抗拉强度能从283MPa提高至319MPa,弹性模量能从83GPa提高到96GPa。力学性能提高的原因是除气后复合材料的致密度增加,减少了气孔承载载荷的有效面积,从而减少应力集中的部位,使得基体合金和增强体颗粒之间可以连续传递载荷。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题背景及研究的目的和意义
  • 1.2 SiCp/Al复合材料研究现状
  • 1.2.1 制备方法
  • 1.2.2 界面研究
  • 1.2.3 性能研究
  • 1.2.4 强化机制
  • 1.3 SiCp/Al复合材料的应用
  • 1.4 制备SiCp/Al复合材料关键技术问题
  • 1.5 SiCp/Al复合材料熔体处理
  • 1.5.1 SiCp/Al复合材料重熔关键问题
  • 1.5.2 SiCp/Al复合材料熔体处理方式
  • 1.6 本文的主要研究内容
  • 第2章 实验设备及实验方法
  • 2.1 实验材料选择
  • 2.2 熔炼设备及辅助材料
  • 2.3 致密度的测定
  • 2.4 SiCp/A357 复合材料制备工艺的研究
  • 2.4.1 SiC颗粒预处理
  • 2.4.2 SiC颗粒加入方式
  • 2.4.3 后期搅拌工艺
  • 2.4.4 SiCp/A357 复合材料制备工艺
  • 2.5 静态真空除气工艺
  • 2.6 力学性能测试
  • 第3章 SiCp/A357 复合材料熔体的静态真空除气
  • 3.1 引言
  • 3.2 SiCp/A357 复合材料坯料组织及致密度
  • 3.3 SiCp/A357 复合材料重熔静置研究
  • 3.3.1 SiC颗粒运动规律的研究
  • 3.3.2 界面反应研究
  • 3.4 除气时间 对 SiCp/A357 复合材料除气效果的影响
  • 3.4.1 除气时间对SiCp/A357 复合材料致密度的影响
  • 3.4.2 除气时间 对 SiCp/A357 复合材料除气效果的影响
  • 3.5 除气温度对SiCp/A357 复合材料除气效果的影响
  • 3.5.1 除气温度对SiCp/A357 复合材料致密度的影响
  • 3.5.2 除气温度对SiCp/A357 复合材料组织的影响
  • 3.6 真空度对SiCp/A357 复合材料除气效果影响
  • 3.6.1 真空度对SiCp/A357 复合材料致密度的影响
  • 3.6.2 真空度对SiCp/A357 复合材料组织的影响
  • 3.7 本章小结
  • 第4章 SiCp/A357 复合材料熔体的搅拌真空除气
  • 4.1 引言
  • 4.2 保温温度的制定
  • 4.3 SiCp/A357 复合材料熔体的搅拌真空除气研究
  • 4.3.1 （低温+低真空度）搅拌真空除气对SiCp/A357 复合材料的影响
  • 4.3.2 （低温+高真空度）搅拌真空除气对SiCp/A357 复合材料的影响
  • 4.3.3 （高温+低真空度）搅拌真空除气对SiCp/A357 复合材料的影响
  • 4.3.4 （高温+高真空度）搅拌真空除气对SiCp/A357 复合材料的影响
  • 4.4 本章小结
  • 第5章 SiCp/A357 复合材料力学性能研究
  • 5.1 引言
  • 5.2 铸态SiCp/A357 复合材料力学性能
  • 5.2.1 抗拉强度
  • 5.2.2 弹性模量
  • 5.3 热处理对SiCp/A357 复合材料力学性能影响
  • 5.3.1 热处理工艺制定
  • 5.3.1.1 固溶处理
  • 5.3.1.2 时效处理
  • 5.3.2 热处理对SiCp/A357 复合材料抗拉强度的影响
  • 5.4 真空除气对SiCp/A357 复合材料力学性能的影响
  • 5.4.1 静态真空除气对SiCp/A357 复合材料力学性能的影响
  • 5.4.2 搅拌真空除气对SiCp/A357 复合材料力学性能的影响
  • 5.5 SiCp/A357 复合材料拉伸断裂行为
  • 5.5.1 断裂机制
  • 5.5.2 断口分析
  • 5.6 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

    • [1].A review of friction stir joining of SiCp/Al composites[J]. Chinese Journal of Aeronautics 2020(03)
    • [2].基于SICP的人因失误机理和预防研究[J]. 情报杂志 2020(05)
    • [3].SiCp对石墨烯-铝基复合材料性能的影响研究[J]. 沈阳理工大学学报 2020(02)
    • [4].Effect of Na_3AlF_6 Addition and Surface Modification of SiCp on the Microstructure and Mechanical Properties of SiCp/Al Composites[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2019(03)
    • [5].SiCp颗粒含量对SiCp/Mg-5Al-2Ca复合材料组织与性能的影响（英文）[J]. 稀有金属材料与工程 2018(05)
    • [6].切削SiCp/Al复合材料三相摩擦系数建模与模拟[J]. 哈尔滨工程大学学报 2019(03)
    • [7].35%SiCp/Al复合材料的热加工图及变形组织[J]. 材料热处理学报 2019(04)
    • [8].Effect of Pressure on the Solidification Behavior and Mechanical Properties of SiCp/Al-Mg Composites[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition) 2013(02)
    • [9].双尺度SiCp铝基复合材料的制备及固溶温度对其组织性能的影响[J]. 南方金属 2019(05)
    • [10].Thermal Expansion and Mechanical Properties of Middle Reinforcement Content SiCp/Al Composites Fabricated by PM Technology[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition) 2014(04)
    • [11].氧化SiCp对紫砂陶导热性能的影响[J]. 中国陶瓷 2013(04)
    • [12].热处理对SiCp/Fe复合材料组织性能的影响[J]. 金属热处理 2019(07)
    • [13].Effect of Hot Extrusion on Microstructure and Properties of (ABOw+SiCp)/6061Al Composites Fabricated by Semi-solid Stirring Technique[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science Edition) 2009(S1)
    • [14].SiCp/Al复合材料的制备及其性能研究[J]. 机械设计与制造工程 2019(04)
    • [15].Microstructure and Thermal Properties of SiCp/Cu Composites with Mo Coating on SiC Particles[J]. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science) 2017(05)
    • [16].热挤压对不同搅拌时间制备的纳米SiCp/Mg-9Al-1Zn复合材料组织和性能的影响（英文）[J]. 稀有金属材料与工程 2017(10)
    • [17].SiCp/Al复合材料微弧氧化膜的组织结构及性能[J]. 复合材料学报 2020(08)
    • [18].碳化硅颗粒增强铝基复合材料的制备工艺进展[J]. 稀有金属与硬质合金 2008(02)
    • [19].7075/SiCp复合材料热处理组织分析[J]. 铝加工 2015(01)
    • [20].Evolution of the Microstructure and Strength in the Nugget Zone of Friction Stir Welded SiCp/Al-Cu-Mg Composite[J]. Journal of Materials Science & Technology 2014(01)
    • [21].高能超声半固态复合法制备SiC_p/ZL105复合材料[J]. 特种铸造及有色合金 2011(04)
    • [22].50%SiCp/Al复合材料的电弧铣削与铣磨组合加工[J]. 上海交通大学学报 2018(02)
    • [23].开槽位置对搅拌摩擦加工制备SiCp/铝基复合材料均匀性的影响[J]. 兰州理工大学学报 2015(03)
    • [24].搅拌铸造制备SiC颗粒增强铝基复合材料研究现状[J]. 材料导报 2013(09)
    • [25].SiCp/Al复合材料技术研究开发和应用[J]. 西安工业大学学报 2011(04)
    • [26].高体积比SiCp/A356复合材料真空扩散钎焊接头组织与性能研究[J]. 材料导报 2017(22)
    • [27].基于Murty准则的SiCp/Al复合材料热加工图研究[J]. 材料导报 2018(04)
    • [28].Simulations of deformation and damage processes of SiCp/Al composites during tension[J]. Journal of Materials Science & Technology 2018(04)
    • [29].Research on Microcrack Extension Mechanism of SiCp/Al in the Machining Process[J]. Journal of China Ordnance 2012(03)
    • [30].粉末挤压成型制备SiC_p/Al复合材料的显微组织及性能[J]. 机械工程材料 2017(07)

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