颗粒增强复合探材料制备.docVIP

本科毕业论文（设计） 题目：红柱石增强铝合金复合材料制备与性能 姓 名：廖丽云 学 号 院（系）：材料科学与工程学院 专 业：金属材料工程 指导教师: 阎峰云 第一章 文献综述 1.1 颗粒增强铝基复合材料研究 1.1.1 金属铝基复合材料在20世纪80年代和90年代得到迅速发展，目前仍是材料领域的研究热点之一。金属基复合材料具有耐高温、耐磨损、导电导热性好、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等许多特点，在航空航天领域占有重要地位，目前已经发展的有铝基、镁基、钛基、高温合金基、铜基等多种材料，其中以铝基发展最快并且成为当前金属基复合材料发展和研究工作的主流。这是因为铝基复合材料具有密度低、基体合金选择范围广、可热处理性好、制备工艺灵活多样等许多优点。铝基复合材料具有很大的应用潜力，并且已有部分铝基复合材料成功进入商业化生产阶段。 采用颗粒增强制备铝基复合材料成本相对较低，原材料资源丰富，制备工艺简单。选择适当的增强颗粒与基体组合可制备出性能优异的复合材料，具有很大的发展潜力和应用前景。可以预料，在现代工业的高速发展和技术水平的高要求下，颗粒增强铝基复合材料必将以其独特优势在工业领域占据重要位置。但同时也应看到，颗粒增强铝基复合材料在未来的时间里要取得更进一步发展，并列人规模化生产的行列，还需要进行更多的探索和实践。因此，进一步加强理论研究，建立完整的理论模型，不断进行实践探索，将是今后的工作重点[1]。。 1.1.2 1.模量与塑性 增强体的加入在提高铝基复合材料强度和模量的同时，降低了塑性。文九巴等人采用铸造法制备出Al/Al3Ti复合材料，抗拉强度比纯Al基体提高77．5％，硬度提高 132％，而延伸率较纯铝略有下降。王文明等人以SiCp/6066A复合材料为例研究了颗粒增强铝基复合材料弹性模量的影响因素，发现界面性能对复合材料的弹性模量影响显著，细观结构的影响不明显[2]。 2. 耐磨性 高的耐磨性是颗粒增强铝基复合材料的特点之一。马东辉对颗粒增强铝基复合材料及其基体与40Cr钢摩擦材料组成的摩擦副的摩擦磨损特性进行了对比试验研究，研究表明复合材料具有较稳定的摩擦系数、低的磨损率[3]。王宝顺等人研究了大范围(15％～55％)的SiCp（45、63μm)／Al复合材料与半金属刹车材料配副的摩擦磨损性能。其结果表明．颗粒体积分数对复合材料摩擦系数的影响显著，而颗粒尺寸对复合材料摩擦系数影响不大[4]。 3.疲劳与断裂韧性 颗粒增强铝基复合材料的疲劳强度和疲劳寿命一般比基体金属高，这与刚度及强度的提高有关，而断裂韧性却下降。影响铝基复合材料疲劳性能和断裂的主要因素有：增强物与基体的界面结合状态、基体与增强物本身 的特性和增强物在基体中的分布等。界面结合状态良好 ．可以有效地传递载荷，并阻止裂纹扩展，提高材料的断裂韧性。CHENZhenzhong等人利用粉末冶金技术制备了lO％的SiC增强Al203，SiC的平均颗粒尺寸为5μm。研究了SiC颗粒对疲劳裂纹扩展的影响。结果表明，很少的颗粒出现在断裂表面，即使在高的AK区域里也几乎没有出现。这就说明裂纹的扩展主要是在基体的内部，而避开了SiC颗粒，这是因为颗粒的强度较高和牢固的颗粒／基体界面的结合[5]。 4. 热性能 增强体和基体之间的热膨胀失配在任何复合材料中难以避免，但可通过控制增强体和基体的含量以及增强体在基体中的分布来减小热失配。张建云等人的研究指出，在温度低于200°C时 ，SiCp／Al复合材料的线膨胀系数随温度的升高有一定程度的增大，但高于200°C时增幅较大[6]。张强等人的实验结果也表明，SiCp／Al复合材料的热膨胀系数随温度的上升而增大，在300°C左右达到最大，随后随着温度的上升而下降[7]。在200°C范围内，热膨胀系数在5．6×10-6～7．5×10-6 导热性是另一个重要的热性能。于家康等模拟研究了SiC颗粒尺寸及界面热导率对 SiCp／A1复合材料有效热导率的影响。结果表明，当界面热导率一定、且界面厚度与颗粒尺寸之比不变时，颗粒尺寸对复合材料的热导率几乎没有影响；复合材料的热导率随界面热导率的增加而增大并且当界面热导率较小时增大更快[9]。 5.阻尼性能 阻尼性能是材料在机械振动过程中在周期性加载和波传播条件下消耗应变能的一个量度。当材料的阻尼性能在结构应用中被有效利用时，它可以有效地降低噪声和减小振动。于思荣等人采用熔体直接发泡法制备了SiCp／ZL104泡沫复合材料，并进行 了阻尼性能和机理的分析。结果表明，