自蔓延制备TiB-AlO-TiC复合粉体增强铝基复合材料的研究

摘要

TiB2、TiC等粉体对铝基复合材料具有很好的增强作用。本文采用自蔓延技术利用工业级TiO2粉、Al粉和B4C粉制备TiB2-Al2O3-TiC复合粉体，进而采用搅拌铸造法制备了质量分数为0、3％、5％、10％和15％的TiB2-Al2O3-TiC颗粒增强铝基复合材料。研究中利用XRD、SEM分析了TiB2-Al2O3-TiC复合粉体的相组成、晶体形貌、生长机制及Al含量对TiB2-Al2O3-TiC复合粉体SHS合成的晶粒大小的影响，利用XRD、SEM、金相试验、硬度试验、拉伸试验等手段测定了TiB2-Al2O3-TiC复合粉体增强铝基复合材料的物相组成、金相组织、断口形貌和力学性能。 研究结果表明：自蔓延反应的产物为TiB2、Al2O3、TiC，其中Al2O3呈四方形和六方形，TiB2呈棒状晶包围在Al2O3周围，且随着Al含量的增加，生成复合粉体的粒径增大。加入复合粉体对铝基体产生了晶粒细化的作用，当掺杂量为15％时，细化作用最为明显。复合粉体的加入对铝基体产生了明显的增强效果，当掺杂量为15％时，增强效果最佳。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1本文的研究目的和意义

1.2金属基复合材料概述

1.2.1金属基复合材料的定义及其特点

1.2.2金属基复合材料的分类

1.2.3金属基复合材料制备工艺的研究及探讨

1.3国内外研究进展

1.3.1自蔓延制备粉体的研究近况

1.3.2自蔓延制备TiB2-Al2O3-TiC复合材料研究近况

1.3.3颗粒增强铝基复合材料研究近况

1.4论文的主要研究内容和关键技术

第二章实验设计

2.1自蔓延制备TiB2-Al2O3-TiC复合粉体

2.1.1实验原料及仪器

2.1.2试验工艺流程

2.1.3性能测试及表征

2.2搅拌铸造法制备铝基复合材料

2.2.1实验用仪器设备

2.2.2浇铸工艺

2.2.3复合材料结构表征与性能测试

2.3本章小结

第三章 自蔓延制备TiB2-Al2O3-TiC复合粉体的热力学分析

3.1 TiO2、Al及B4C自蔓延体系的热力学计算

3.2反应绝热温度Tab的计算

3.3本章小结

第四章 自蔓延制备复合粉体试验分析

4.1自蔓延反应过程分析

4.2差热分析

4.3 XRD物相分析

4.4 SEM显微组织分析

4.4反应机理分析及Al含量对组织结构影响的探讨

4.4.1反应机理分析

4.4.2原材料中Al含量对TiB2-Al2O3-TiC复合粉体粒度的影响

4.5本章小结

第五章铝基复合材料的组织与力学性能分析

5.1搅拌铸造法制备的铝基复合材料的样品分析

5.2搅拌铸造法制备的铝基复合材料的XRD分析

5.3搅拌铸造法制备的铝基复合材料的金相组织分析

5.4搅拌铸造法制备的铝基复合材料的硬度分析

5.5搅拌铸造法制备的铝基复合材料的力学性能分析

5.5.1搅拌铸造法制备的铝基复合材料的抗拉强度

5.5.2搅拌铸造法制备的铝基复合材料的延伸率

5.5.3搅拌铸造法制备的铝基复合材料的实验力-位移曲线

5.5.4搅拌铸造法制备的铝基复合材料的断口SEM分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢