热循环对Sn-Bi涂覆Al18B4O33w增强铝基复合材料阻尼性能的影响

摘要

本文采用化学共沉积法在硼酸铝晶须表面涂覆SnO2、Bi2O3以及其混合涂层,挤压铸造过程中在晶须表面引入低熔点金属单质Sn、Bi以及SnBi合金。涂层与晶须质量比均为1:10,晶须体积分数为20％。分别采用不同的循环次数和循环温度对这几种复合材料进行热循环处理。采用X射线衍射(XRD)对复合材料热循环前后的组织和物相进行分析,采用透射电子显微镜(TEM)对热循环前后的微观组织进行观察,利用动态机械分析仪(DMA)测试了热循环前后的复合材料的阻尼性能。并对热循环前后的复合材料进行了室温拉伸性能的测试。系统的研究了热循环温度和次数对复合材料微观组织结构,阻尼性能和力学性能的影响。
　　对热循环前后的复合材料进行了物相分析和显微组织观察,结果表明热循环前后复合材料没有发生界面反应,在较高温度下循环后界面低熔点相的形态和分布发生了变化,并改变了近界面附近的基体中的位错组态。
　　对比热循环前后复合材料阻尼-温度谱的变化,结果表明热循环对复合材料的高温阻尼性能影响显著。热循环温度较低时阻尼提高较小,随着循环温度和循环次数提高,背底阻尼上升,高温阻尼峰P2向低温方向移动,相应激活能降低,表明热循环促进了P2峰阻尼机制。
　　热循环前后复合材料的阻尼-应变谱变化表明,热循环对室温阻尼影响不大。随着循环次数的增加,可动位错密度增加,与振幅无关阻尼值略有增加,高应变下则表现出相反的规律:阻尼值随着循环次数的增加而降低,推断与位错阻尼机制和界面阻尼机制有关。
　　当界面上存在单一涂覆物质时,其相应复合材料的室温拉伸结果表明,热循环后复合材料的屈服强度均有所增加。当循环温度较低时,抗拉强度会随着循环次数的增加略微增加;循环温度较高时因界面低熔点相状态发生变化,对于尺寸较小的Sn,其铺展并没有引起界面弱化反而界面有所增强。对于尺寸较大的Bi,热循环使其界面发生弱化而使断裂延伸率显著降低。

目录

封皮

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2.1材料的阻尼性能

1.2.2材料阻尼的表征方法

1.2.3测量仪器

1.3金属材料的分类和阻尼机制

1.3.1金属基复合材料分类

1.3.2金属基复合材料的阻尼机制

1.4金属复合材料材料阻尼性能的研究进展

1.4.1金属复合材料晶须涂覆的研究进展

1.4.2热处理对复合材料阻尼性能的影响的研究进展

1.5主要研究内容

第2章试验材料及方法

2.1实验材料

2.1.1基体材料

2.1.2增强体材料

2.2复合材料制备

2.2.1晶须预处理和涂覆

2.2.2预制块制备

2.2.3高温压铸复合

2.3试验方法

2.3.1热循环工艺

2.3.2复合材料的微观组织观察

2.3.3X射线衍射物相分析

2.3.4阻尼性能测试

2.3.5室温力学性能测试

第3章热循环对复合材料微观组织结构的影响

3.1引言

3.2热循环前后的物相分析

3.3复合材料的TEM观察

3.3.1复合材料的界面形貌

3.3.2复合材料中基体的位错组态

3.4本章小结

第4章热循环对复合材料高温阻尼性能的影响

4.1引言

4.2热循环对ABOw/Al阻尼-温度谱的影响

4.2.1铸态ABOw/Al阻尼-温度谱的基本特征

4.2.2不同热循环温度下ABOw/Al复合材料阻尼-温度谱

4.2.3不同热循环次数下ABOw/Al复合材料阻尼-温度谱

4.2.4热循环下ABOw/Al复合材料的阻尼特征

4.3热循环对ABOw/Sn/Al阻尼-温度谱的影响

4.3.1铸态ABOw/Sn/Al复合材料阻尼-温度谱

4.3.2不同热循环温度下ABOw/Sn/Al复合材料阻尼-温度谱

4.3.3不同热循环次数下ABOw/Sn/Al复合材料阻尼-温度谱

4.3.4热循环下ABOw/Sn/Al复合材料的阻尼特征

4.4热循环对ABOw/Bi/Al阻尼-温度谱的影响

4.4.1铸态ABOw/Bi/Al复合材料阻尼-温度谱

4.4.2不同热循环温度下ABOw/Bi/Al复合材料阻尼-温度谱

4.4.3不同热循环次数下ABOw/Bi/Al复合材料阻尼-温度谱

4.4.4热循环下ABOw/Bi/Al复合材料的阻尼特征

4.5热循环对ABOw/SnBi/Al复合材料阻尼性能的影响

4.5.1铸态ABOw/SnBi/Al复合材料阻尼-温度谱

4.5.2不同热循环温度下ABOw/SnBi/Al复合材料阻尼-温度谱

4.5.3不同热循环次数下ABOw/SnBi/Al复合材料阻尼-温度谱

4.5.4热循环下ABOw/SnBi/Al复合材料的阻尼特征

4.6本章小结

第5章热循环对复合材料室温阻尼性能和力学性能的影响

5.1引言

5.2热循环对复合材料室温阻尼-应变谱的影响

5.2.1热循环对ABOw/Al复合材料阻尼-应变谱的影响

5.2.2热循环对ABOw/Sn/Al复合材料阻尼-应变谱的影响

5.2.3热循环对ABOw/Bi/Al复合材料阻尼-应变谱的影响

5.2.4热循环对ABOw/SnBi/Al复合材料阻尼-应变谱的影响

5.2.5室温阻尼性能的分析与讨论

5.3复合材料的室温力学性能

5.3.1室温温拉伸性能

5.3.2断口形貌

5.3.3室温力学性能的分析讨论

5.4本章小结

结论

参考文献

原创性说明

使用授权书

致谢