挤压铸造双金属复合材料的成型工艺及微观组织研究

摘要

金属基复合材料(Metal Matrix Composites，简记为MMCs)是以金属合金为基体，以高强度第二相为增强体而制得的复合材料，具有高比强度、高比模量、耐磨、耐热、导电、导热、不吸潮、抗辐射、低热膨胀系数等优良性能，作为先进复合材料将逐步取代部分传统的金属材料而应用于航天、航空、汽车工业、电子工业等领域。它与高分子基复合材料、碳/碳复合材料、陶瓷基复合材料和纳米复合材料一起构成现代复合材料体系。目前在MMCs中应用最广泛的是铝基复合材料，各种制备途径的不断改进也使其结构和性质具有可设计性，同时廉价增强相的使用，使其制备成本大大降低。 挤压铸造是铸、锻结合的毛坯成形工艺，液体金属因在压力下结晶凝固，可获得组织细密，质量好，性能高，表面光洁，机加工量少的优质零件。同时，这种工艺一般不受合金牌号的限制，铸造或锻造合金均适用。国内对挤压铸造工艺的研究比较少，影响挤压铸造件的因素又比较多，而且他们之间的相互关系又非常复杂，定性的分析往往对实践的作用不大。 本文结合挤压铸造的特点，用挤压渗浸技术来对一种固态金属与另一种液态金属进行固—液复合，从而得到性能更好的复合材料。在挤压铸造过程中，通过参数的变化了解其界面结构、组织特征，对比不同参数对复合材料界面结构的影响。从而找出一种相对较好的参数设置，以达到最优的复合性能。 整个研究表明，在挤压铸造成形理论指导下，通过合理控制其参数设置，使得ZA4-1/ZL102复合材料的组织更加细密。并且铝合金组织挣破其原子的束缚渗透到了锌合金的组织中，得到一种新型的复合材料，从而实现了在挤压铸造工艺下的双金属复合。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景

1.1.1金属基复合材料的发展背景

1.1.2挤压铸造工艺的研究与发展

1.2课题研究的目的及意义

1.3课题研究的主要内容

1.4论文的组织结构

第2章复合材料的设计基础

2.1复合材料概论

2.1.1复合材料的定义和分类

2.1.2复合材料的性能特点与复合效果

2.1.3双金属复合材料的特点

2.2基体与增强体的选择原则

2.3双金属复合材料的制备工艺

2.3.1金属基复合材料的常用制备方法

2.3.2双金属复合材料的常用制备方法

2.4本章小结

第3章挤压铸造工艺的研究与应用

3.1挤压铸造工艺特点

3.2挤压压力对材料成型的影响

3.2.1压力对金属液结晶过程的影响

3.2.2压力对挤压件尺寸精度及表面粗糙度的影响

3.3挤压铸造工艺在制备其他复合材料上的应用

3.3.1挤压铸造制备Cf/ZL109复合材料

3.3.2挤压铸造制备Mullitef/M124F复合材料

3.3.3挤压铸造制备Al2O3/Al复合材料

3.4挤压铸造工艺制备双金属复合材料的理论可行性

3.5本章小结

第4章双金属复合材料制作方案的确定

4.1实验准备

4.1.1实验目的

4.1.2实验材料

4.1.3实验设备

4.2复合材料的制作过程

4.2.1表面处理

4.2.2铝合金的融化

4.2.3液态铝合金与固态锌合金的挤压复合

4.2.4金相试样片的制作

4.3本章小结

第5章复合材料界面微观组织的结果分析

5.1 ZA4-1/ZL102复合材料界面组织情况

5.1.1铝合金、锌合金的基本性质

5.1.2锌合金预热温度对复合材料组织的影响

5.1.3挤压铸造压力对复合材料组织的影响

5.2最佳复合效果工艺参数的确定

5.3其他试样效果图

5.4铜合金、锡合金与ZL102的复合情况

5.4.1铜合金与ZL102的复合

5.4.2锡合金与ZL102的复合

5.5本章小结

第6章总结与展望

6.1全文总结

6.2全文展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文