AlO/Al复合材料制备工艺和基体塑性对材料拉伸性能的影响

摘要

采用液态模锻法制备短纤维增强铝基复合材料，研究了复合材料制备工艺和基体塑性对复合材料微观组织和性能的影响，对氧化铝短纤维预制件的制备工艺及其对性能的影响进行了试验工作，探讨了采用测定预制件表面硬度作为检测纤维预制件手段的可行性，并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了不同塑性的基体材料制备的复合材料和Al<,2>O<,3>／ZL109复合材料高温拉伸断口形貌，采用光学显微镜研究了拉伸断裂后纤维在复合材料中的变化情况。 试验结果表明：预制件抗压强度和表面硬度都随着粘结剂浓度的升高而升高，随纤维体积分数的增加而增加；预制件表面硬度与其抗压强度有很好的对应关系，可采用测试预制件表面硬度的方法作为纤维预制件的检测手段。选用不同塑性的基体材料研究基体塑性对复合材料性能的影响。常温拉伸试验结果表明，塑性较差的ZL109铝合金制备的Al<,2>O<,3>／ZL109复合材料，其抗拉强度低于ZL109铝合金；塑性较好的6061铝合金，其复合材料抗拉强度与基体材料相当；塑性很好的1050纯铝材料，其复合材料抗拉强度高于基体材料，且随着纤维体积分数的增加，复合材料的抗拉强度不断提高，最大提升幅度达7l％。通过提高试验温度，改变ZL109基体材料的塑性来研究基体塑性对复合材料性能的影响。高温拉伸试验结果表明：随着温度的升高，ZL109铝合金和Al<,2>O<,3>／ZL109复合材料的强度都下降，但复合材料下降较慢；低于543K时，ZL109强度高于Al<,2>O<,3>／ZL109复合材料；在543K左右，ZL109的强度与Al<,2>O<,3>／ZL109复合材料相当；高于543K后，复合材料强度高于ZL109铝合金。 复合材料拉伸断口SEM和金相组织观察表明，在基体塑性较好的复合材料中，纤维／基体界面剥离现象不明显，断口附近的纤维断裂较明显，这表明纤维起到强化作用；基体塑性较差的复合材料中，纤维／基体界面剥离现象严重，断口附近纤维断裂不明显，说明纤维没有完全起到强化作用。本试验制备的某型号增压柴油机复合材料活塞，台架试验的初步结果良好。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

第二章试验方法

第三章纤维检测和预制件测试结果与分析

第四章复合材料机械性能及断口形貌

4.1氧化铝短纤维在基体中的分布

4.2复合材料活塞中纤维分布及体积分数变化

4.3复合材料硬度

4.4复合材料常温机械性能及断口形貌

4.5复合材料高温拉伸性能及断口形貌

4.6本章小结

第五章讨论

第六章结论

后记

参考文献

致谢