纳米SiCp/108Al复合材料的组织性能及热变形行为

摘要

SiCp/Al复合材料具有密度、热膨胀系数低，比强度、比刚度、硬度、弹性模量高，耐磨性、热稳定性好等优异性能，在航空航天、国防工业、轨道交通等高科技领域有着广阔的应用前景。SiCp尺寸对复合材料的组织性能有着很大影响，当SiCp的尺寸达到纳米级别时，增强效果更为显著。
　　本文采用粉末冶金法制备了不同体积分数的80 nmSiCp增强108Al复合材料，采用金相显微镜、透射电子显微镜、扫描电子显微镜对复合材料的微观组织、纳米 SiCp的分布及拉伸断口形貌进行了观察，测定了复合材料的相对密度、硬度、抗拉强度、屈服强度及伸长率，分析了纳米 SiCp体积分数对复合材料组织及性能的影响，结果表明添加了纳米 SiCp的复合材料组织明显细化，性能得到提高，当纳米 SiCp体积分数为2％时，复合材料组织中晶粒较小，缺陷较少，SiCp分布均匀，复合材料性能最佳，相对密度达到98%，硬度为102 HV，抗拉强度为348 MPa，屈服强度为229 MPa。
　　在 Gleeble-1500D热模拟试验机上对2%纳米 SiCp/108Al复合材料进行热压缩模拟试验，研究其在460-520℃温度区间、0.1-10 s-1应变速率下的真应力-真应变曲线特征，计算了热变形激活能，构建了本构方程，同时在动态材料模型的基础上建立了热加工图，利用透射电子显微镜观察热变形后的显微组织变化规律。结果表明：纳米 SiCp/108Al复合材料的真应力-真应变曲线具有典型动态再结晶特征，其流变应力和峰值应力均随变形温度的升高或应变速率的降低而减小，该复合材料具有温度敏感性和正应变速率敏感性。随着温度的升高或应变速率的降低，复合材料中开始出现动态再结晶晶粒。随着lnZ值的减小，组织中位错密度降低且亚晶组织更加完善，并伴随着再结晶现象的发生。纳米SiCp/108Al复合材料的动态软化机制包括动态回复和动态再结晶。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 SiCp/Al复合材料的研究现状

1.3 SiCp/Al复合材料的制备方法

1.4 SiCp/Al复合材料的热变形行为

1.5 课题的意义及研究内容

第2章 试验材料与研究方法

2.1 纳米SiCp/108Al复合材料的制备

2.2 试验过程

2.3 复合材料的性能检测

2.4 热压缩试验

2.5 微观组织表征和设备

第3章 纳米SiCp体积分数对复合材料组织与性能的影响

3.1 引言

3.2 纳米SiCp体积分数对复合材料微观组织的影响

3.3 纳米SiCp体积分数对复合材料性能的影响

3.4 本章小结

第4章 纳米SiCp/108Al复合材料的热变形行为

4.1 引言

4.2 纳米SiCp/108Al复合材料热变形的真应力-真应变曲线

4.3 变形条件对纳米SiCp/108Al复合材料流变应力的影响

4.4 SiCp/Al复合材料本构方程的建立

4.5 纳米SiCp/108Al复合材料的热加工图的建立分析

4.6 本章小结

第5章 纳米SiCp/108Al复合材料的热变形微观组织

5.1 引言

5.2 纳米SiCp/108Al复合材料热压缩试样宏观形貌分析

5.3 变形条件对纳米SiCp/108Al复合材料热压缩显微组织的影响

5.4 lnZ值对纳米SiCp/108Al复合材料热压缩显微组织的影响

5.5 纳米SiCp/108Al复合材料热变形过程中的动态软化行为

5.6 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果