伪半固态触变成形Al/Al2O3复合材料工艺基础研究

摘要

Al/Al2O3复合材料具有密度小、耐高温、耐磨损、抗热震性等诸多优异性能，应用日益广泛。目前它的制备工艺主要有粉末烧结工艺、熔体浸渗工艺、铝合金高温直接氧化工艺。基于粉末冶金和半固态成形技术而提出的伪半固态触变成形工艺，为金属增韧陶瓷基复合材料的制备和成形提出了一种新思路。
　　本文采用伪半固态触变成形工艺试制成形Al/Al2O3复合材料。首先，将Al粉和表面处理过的Al2O3粉两种微粉均匀混合，经室温和高温压实，制备出Al/Al2O3复合材料伪半固态触变成形坯料。通过坯料伪半固态等温压缩试验，得出Al/Al2O3复合材料伪半固态下的力学行为规律，进而指导触变成形工艺参数选择。加热触变成形坯料到伪半固态温度，保温一段时间，此坯料中的铝完全熔化，Al2O3保持固态，此时坯料仍具有一定强度，把它夹持放入预热好的模具型腔，在2000KN压力机上加压成形。本文设计杯形件为成形对象，对成形后的复合材料杯形件进行了性能测试和组织观察。
　　本文利用伪半固态触变成形工艺，制得的Al/Al2O3复合材料杯形件成形良好，微观组织比较均匀，各方面性能均达到或优于其他方法制得的同种材料。其中，相对密度可达到95.5％以上，最大抗弯强度可达到624.63MPa，最高维氏硬度值可达到647MPa。说明用伪半固态触变成形制备Al/Al2O3复合材料是可行的；伪半固态触变成形工艺具有良好的发展前景。

目录

伪半固态触变成形Al/Al2O3复合材料工艺基础研究

STUDY ON THE TECHNICAL BASE OF Al/Al2O3 COMPOSITE’S THIXOFORMING IN PSEUDO-SEMI-SOLID STATE

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 Al/Al2O3复合材料制备工艺简介

1.2.1 粉末烧结工艺

1.2.2 熔体浸渗工艺

1.2.3 铝合金高温直接氧化工艺（Lanxide法）

1.3 粉末成形

1.3.1 制粉工艺

1.3.2 成形工艺的研究与发展

1.3.3 粉末的烧结

1.3.4 世界粉末冶金工业概况

1.4 半固态成形技术简介

1.4.1 半固态成形工艺

1.4.2 半固态成形工艺特点

1.4.3 半固态成形技术的应用及发展现状

1.5 伪半固态成形技术简介

1.5.1 伪半固态成形概念的提出

1.5.2 伪半固态成形技术发展状况

1.6 本文主要研究的内容

第2章 复合材料伪半固态触变成形坯料的制备

2.1 原料选取

2.2 粉末处理

2.3 粉末混合

2.4 混合粉末冷压初始致密化

2.5 冷压坯热压致密化

2.6 坯料相对密度测试

第3章 Al/Al2O3复合材料伪半固态下力学行为分析

3.1 伪半固态等温压缩

3.2 复合材料伪半固态下力学行为分析

3.2.1 Al/Al2O3复合材料伪半固态压缩流动应力

3.2.2 应变速率对力学行为的影响

3.2.3 变形温度对力学行为的影响

3.2.4 复合材料中金属铝体分率对力学行为的影响

3.2.5 保温时间对力学行为的影响

3.2.6 伪半固态等温压缩中试样的宏观形貌变化

3.2.7 伪半固态等温压缩后试样的微观组织变化

3.3 Al/Al2O3复合材料伪半固态下力学特性小结

第4章 伪半固态触变成形Al/Al2O3复合材料杯形件

4.1 成形方案选择

4.2 伪半固态触变成形工艺参数选定

4.3 杯形件的充填流动及组织性能分析

4.3.1 杯形件触变充填流动分析

4.3.2 杯形件的微观组织

4.3.3 杯形件相对密度

4.3.4 杯形件弯曲性能

4.3.5 杯形件硬度

4.4 位半固态触变成形工艺应用展望

结论

参考文献

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致谢