作為輕質(zhì)結(jié)構(gòu)金屬材料的代表,鋁（Al）及其合金材料應用十分廣泛。然而強度低、耐磨性差、高溫穩(wěn)定性差等缺點使得傳統(tǒng)Al基合金難以滿足當今設備高速化、高載荷及長壽命的發(fā)展要求。在Al基合金中引入高性能增強相制備Al基復合材料（AMCs）可以有效提高材料的比強度、比模量、耐磨性、抗熱變形性,從而很好地克服傳統(tǒng)金屬材料綜合性能差的缺點。β-氮化硅（β-Si₃N₄）晶須具有優(yōu)異的力學性能、熱學性能和耐磨性能。相比于顆粒增強相,晶須特殊的形貌使其從基體中剝離變得更加困難,增強效果更突出;相比于長纖維,晶須增強AMCs制備工藝更加簡單,可有效降低成本;因此,β-Si₃N₄晶須是一種理想的復合材料增強相。本課題采用熱壓燒結(jié)工藝制備β-Si₃N₄晶須增強AMCs,系統(tǒng)研究了燒結(jié)參數(shù)、晶須含量、晶須表面改性、熱加工等因素對復合材料性能的影響。β-Si₃N₄晶須增強AMCs的性能研究表明:晶須對Al基體的力學性能有著顯著的強化作用,但... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院上海硅酸鹽研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：170 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

機械攪拌工藝示意圖

少量的硅和氧化鋁基混合物作為粘合劑。文獻還表明，采用高能超聲輔助的方式可以加速浸滲過程。浸滲法可以有效避免增強相團聚以及金屬基體和增強相之間因為密度差較大而導致成分偏析的問題，從而適合制備高增強相含量的復合材料。但是該方法過程較為復雜，并且不易控制金屬基體與增強相間的界面反應。Yao 等[40]通過在 B4C 顆粒中添加 Ti 顆粒的方式來提高 B4C 顆粒在浸滲過程中與 Al 基體的潤濕性，最后采用無壓浸滲法制備了 B4C 顆粒增強 AMCs，研究結(jié)果表明，金屬熔體的滲透速率以及復合材料的致密度均隨著 Ti 含量的增加而增大，材料的相對密度最高為 97.8%，然而，Ti 顆粒的加入加劇了復合材料內(nèi)部的界面反應，無法給復合材料帶來明顯的強度改善。Che 等[41]在復合材料的制備之前，先對金剛石顆粒進行 Ti 包覆，然后采用氣壓浸滲法制備了金剛石增強AMCs，研究結(jié)果表明，復合材料界面處存在 TiC 過渡層，有效地減少了金剛石與 Al 基體之間有害反應相 Al4C3的生成，從而顯著地增加了復合材料的熱導率，但是過厚的 Ti 涂層會對熱導率的提高產(chǎn)生阻礙。

是一種基于熱噴涂技術(shù)的方法。其主要是利用高，與此同時將增強相加入到金屬的霧化液中，最得到復合材料[42, 43]，如圖 1.3 所示。噴射共沉積體與增強相的短時間混合，從而有利于減少界面也使得基體內(nèi)部組織細化。但是，該方法不易實積后得到的復合材料氣孔率較高，還需進行進一用噴射共沉積工藝制備了大尺寸 SiC 顆粒增強 內(nèi)部的 SiC 顆粒呈現(xiàn)出從上到下含量依次遞減的材料致密度差，初始沉積樣品的力學性能普遍較壓處理才使得復合材料的致密度和強度得以提高積工藝制備了 SiC 顆粒增強的 Al-Si 合金材料，行二次加工處理，并結(jié)合 T6 時效強化，最后得材料，同時發(fā)現(xiàn)該樣品有著較好的抗熱疲勞性能

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Powder metallurgy processed metal-matrix friction materials for space applications[J]. Yelong XIAO,Pingping YAO,Kunyang FAN,Haibin ZHOU,Minwen DENG,Zongxiang JIN.  Friction. 2018(02)
[2]Aging Behavior of Nano-SiC/2014Al Composite Fabricated by Powder Metallurgy and Hot Extrusion Techniques[J]. Zhiguo Wang,Chuanpeng Li,Huiyuan Wang,Xian Zhu,Min Wu,Jiehua Li,Qichuan Jiang.  Journal of Materials Science & Technology. 2016(10)
[3]氮化硅針狀晶體的制備[J]. 張景賢,江東亮,譚壽洪,歸林華,阮美玲.  硅酸鹽學報. 2000(02)
[4]氮化硅晶須的制備與顯微結(jié)構(gòu)[J]. 周延春,陳聲崎,夏非.  人工晶體學報. 1994(02)



本文編號：3614715