SiCp/Al复合材料的SiCp分布均匀性及力学性能的研究
本文利用粉末冶金法制备了SiC颗粒增强2009Al复合材料,系统研究了影响SiC颗粒分布均匀性的因素及SiC分布均匀性对力学性能的影响. 考察了常规混料、高能球磨混料过程中的粉末形貌演化,对于常规混料提出了高球料比的改进混料工艺,并分析了大的球料比对复合材料组织和性能的影响.考察了Al和SiC的颗粒尺寸比对复合材料中SiC分布和力学性能的影响;研究了挤压及二次挤压对SiC分布和力学性能的影响.建立了SiC团聚的判定模型,来分析复合材料中SiC颗粒分布的均匀性;改变将SiC增强相团聚看成一个整体的看法,将团聚分为两个类型:接触式团聚和非接触式团聚.接触式团聚会产生孔洞且不能承受载荷,而非接触式团聚不会产生孔洞,可以在小应变下承受载荷,但在大应变下不能承受载荷.并在团聚判定模型的基础上建立了含有团聚的复合材料的强度模型. 实验研究结果表明:高能球磨混料能有效的改善SiC的分布,但它容易引入杂质,从而降低复合材料的性能.对于常规低能混料过程,大的球料比可以引入球磨的变形和冷焊机制,大大改善复合材料中SiC的分布,在细化晶粒同时又没有引入明显的杂质,使复合材料的强度提高;小的Al和SiC的颗粒尺寸比有利于SiC的均匀分布,提高复合材料的总体性能;挤压可以有效改善SiC分布的均匀性,减小团聚的倾向,大幅度提高复合材料的强度和塑性;二次挤压易于在垂直于挤压方向上萌生贫SiC带和SiC富集带,不利于复合材料性能的提高. SiC团聚判定模型表明小的颗粒尺寸比,Al的大塑性变形是提高复合材料中SiC分布均匀性的重要因素;团聚强度模型表明SiC团聚会降低复合材料的性能,尤其是抗拉强度.基体对于SiC团聚的良好填充在一定程度上会削弱团聚对复合材料屈服强度的影响,但对抗拉强度影响不大.对模型进行了验证,结果发现模型计算结果与实验符合的较好.
- 作者：
- 刘振宇
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院
- 专业名称：
- 材料加工工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2010年
- 导师姓名：
- 刘越；肖伯律；马宗义
- 关键词：
- 粉末冶金；SiCp/Al复合材料；团聚；临界体积分数；团聚强度模型
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