网状(Al 3 Zr+Al 2 O 3np )/6061复合材料制备及力学性能

发布时间：2025-06-27 00:11

　　传统增强相均匀弥散分布铝基复合材料过分追求高强度,但增强相的均匀分布将基体严重割裂,影响基体的塑性变形,使复合材料塑性韧性变差。并且,以往本课题组对于网状铝基复合材料的研究主要集中于总体积分数10%,导致了复合材料内部局部体积分数过高,同样影响复合材料强度和塑性的发挥。本文依据H-S理论,设计硬质陶瓷增强相颗粒包围软质基体的非连续网状结构(Al3Zr+Al2O3)/6061铝基复合材料,并降低体积分数,制备出体积分数分别为1%、3%、5%的烧结态、挤压态、热处理态复合材料,并采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD)等手段对复合材料组织结构进行分析,并测定不同体积分数及不同状态对复合材料硬度、室温拉伸、室温弯曲、室温断裂等力学性能及致密度的影响。分析增强相体积分数和热挤压和热处理对复合材料影响。选取200rpm及2h的低能球磨混料工艺对Zr O2和6061铝合金粉末进行混合,探究反应温度及保温时间对复合材料组织演化影响,确定原位反应最佳工艺为850o C,保温90min,并采用三步法制备(Al3Zr+Al2O3)/6061铝基复合材料。SEM及XRD表明原料Zr O2与6061铝合金基...

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究目的和意义
        1.1.1 课题的来源
        1.1.2 课题研究的背景和意义
    1.2 国内外铝基复合材料研究现状及分析
        1.2.1 常见的铝基复合材料制备
    1.3 复合材料基体与增强体的选择
        1.3.1 基体的选择
        1.3.2 增强体的选择
    1.4 铝基复合材料结构设计
        1.4.1 均匀态弥散分布铝基复合材料
        1.4.2 层状铝基复合材料
        1.4.3 非连续结构复合材料
    1.5 增强相体积分数对复合材料性能的影响
    1.6 铝基复合材料性能与组织优化
        1.6.1 铝基复合材料的热处理
        1.6.2 热挤压变形
    1.7 课题的主要研究内容
第2章 试验材料与试验方法
    2.1 原材料的选取
    2.2 材料的微观组织分析
        2.2.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.2.2 显微组织观察
    2.3 复合材料性能测试
        2.3.1 DTA热分析测试
        2.3.2 复合材料的致密度测试
        2.3.3 室温拉伸试验
        2.3.4 室温弯曲试验
        2.3.5 室温断裂试验
第3章 低体积分数(Al₃Zr+Al₂O₃)/6061 网状复合材料设计及制备
    3.1 引言
    3.2 原位反应的热力学分析
    3.3 DTA热分析实验验证
    3.4 H-S理论下复合材料的网状结构设计
    3.5 网状结构复合材料成分设计
    3.6 网状铝基复合材料制备工艺探索
        3.6.1 6061 铝合金与ZrO₂ 的球磨混料
        3.6.2 原位反应工艺的探索
        3.6.3 原位反应增强相产物能谱及物相鉴定
        3.6.4 复合材料制备工艺流程图
    3.7 本章小结
第4章 低体积分数网状结构铝基复合材料微观组织
    4.1 第一阶段产物ZrO₂/6061 铝基复合材料微观组织
    4.2 低体积分数网状(Al₃Zr+Al₂O₃)/6061 宏观形貌及微观组织
        4.2.1 烧结态(Al₃Zr+Al₂O₃)/6061 复合材料物相分析
        4.2.2 烧结态(Al₃Zr+Al₂O₃)/6061 复合材料微观组织形貌
        4.2.3 烧结态(Al₃Zr+Al₂O₃)/6061 复合材料能谱分析
        4.2.4 烧结态(Al₃Zr+Al₂O₃)/6061 复合材料面扫描分析
        4.2.5 体积分数对烧结态复合材料组织影响
    4.3 热挤压变形对复合材料宏观及微观组织形貌影响
        4.3.1 热挤压变形设备及工艺参数
        4.3.2 热挤压变形材料宏观形貌
        4.3.3 热挤压变形(Al₃Zr+Al₂O₃)/6061 材料微观组织分析
        4.3.4 体积分数改变对挤压态复合材料组织影响
    4.4 低体积网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 致密度测定
    4.5 本章小结
第5章 低体积分数网状结构铝基复合材料力学性能
    5.1 低体积分数网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 维氏硬度测定
        5.1.1 网状不同区域维氏硬度测定
        5.1.2 时效组织优化对复合材料组织影响
        5.1.3 体积分数改变对(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 复合材料维氏硬度影响
        5.1.4 不同结构网状铝基复合材料维氏硬度
    5.2 低体积分数网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 室温拉伸性能
        5.2.1 体积分数改变对网状复合材料室温拉伸影响
        5.2.2 体积分数改变对热处理态复合材料室温拉伸影响
        5.2.3 不同结构网状铝基复合材料室温拉伸性能对比
    5.3 低体积分数网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 室温拉伸断裂机制分析
        5.3.1 烧结态网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 断口分析
        5.3.2 挤压态网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 断口分析
        5.3.3 烧结态网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 纵向截面分析
        5.3.4 挤压态网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 纵向截面分析
    5.4 低体积分数网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 弯曲性能分析
    5.5 低体积分数网状(Al₂O₃+Al₃Zr)/6061 断裂性能分析
    5.6 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：4053492