發(fā)布時間：2017-12-18 06:17

  本文關鍵詞：Al基高阻尼復合材料的累積疊軋焊法（ARB）制備與性能研究

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【摘要】：近年來,Al基復合材料因高強度、高剛度、低密度等優(yōu)良特性,受到廣泛關注。但目前主要的研究側(cè)重于輕量化、高強度等方面,對Al基復合材料阻尼性能的研究比較少。本論文采用累積疊疊軋焊方法,將具有室溫高阻尼性能的Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12(LLZNO)陶瓷顆粒和 M2052(Mn-Cu)合金顆粒分別作為強化相與鋁基體復合,利用硬質(zhì)顆粒的本征阻尼和彌散強化效果制備出力學性能和室溫阻尼性能優(yōu)異的鋁基復合材料。同時,第二相的添加,引入大量的兩相結(jié)合界面和位錯,這些也可以促進材料的阻尼。本論文通過力學拉伸、顯微硬度、內(nèi)耗等主要測試方法,結(jié)合XRD、SEM、EDS等微結(jié)構(gòu)分析手段,研究了軋制道次、熱處理等制備工藝和第二相顆粒的添加對復合材料結(jié)構(gòu)和性能的影響。本論文所取得的主要研究成果和創(chuàng)新之處如下:(1)累積疊軋焊法屬于低溫固相復合,不僅工藝和設備簡單,且不需要考慮增強顆粒與Al基熔點和密度的不同以及潤濕角等問題,制得的鋁基復合材料第二相分布比較均勻,界面結(jié)合良好。此外通過這種大塑性變形的方法制備出的復合材料,在基體中引入了大量位錯和細晶組織,因此其強化機制還包括細晶強化和位錯強化。(2)以室溫附近阻尼性能優(yōu)異的LLZNO陶瓷顆粒作為第二相添加物,采用累積疊軋焊法制得LLZNO/Al基復合材料,其中LLZNO質(zhì)量分數(shù)為10%。10道次軋制后強化顆粒LLZNO分布均勻,和Al基體結(jié)合良好。復合材料最大拉伸強度為132MPa,是純Al的2.5倍;硬度為66Hv,是純鋁的2.4倍;退火后雖然強度與硬度降低,但延伸率明顯增高,達到了 29%。復合材料在應變振幅降低至20×10-6的情況下,室溫附近仍表現(xiàn)出較高的阻尼值(Q-1=0.009),是純Al的4.5倍,且退火幾乎不影響其阻尼。(3)累積疊軋焊法制備Mu-Cu合金顆粒強化型鋁基復合材料,其中Mu-Cu質(zhì)量分數(shù)為20%。13道次軋制后Mn-Cu顆粒均勻地分布在基體中,且沒有金屬間化合物生成,線掃能譜顯示兩相界面結(jié)合良好。Mn-Cu/Al基復合材料的最大拉伸強度為11OMPa,是純Al的2.1倍。420℃熱時效處理后強度和硬度下降,但阻尼(Q-1=0.01)和塑性(20%)得到非常明顯的提升。Mn-Cu/Al基復合材料的電阻率為2.64μΩ·cm,導電性能略低于純鋁,但遠遠高于幾種常見的鋁合金。(4)相比于LLZNO陶瓷顆粒,金屬Mn-Cu顆粒與Al基體的結(jié)合更好。在其質(zhì)量分數(shù)較高的情況下,只需較低的形變量和室溫軋制就可以使Mn-Cu顆粒和鋁基體形成冶金結(jié)合,但本文中選用的Mn-Cu顆粒粒徑較大(10μm),是LLZNO顆粒的5倍,因而其對復合材料的增強效果并不如LLZNO顆粒。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB333

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本文編號：1303128