激光燃烧合成Al-Cu合金及掺杂钨精矿石粉末对组织性能的影响

摘要

本文采用激光燃烧合成技术,针对Al-Cu系粉末,利用金相显微镜(OM)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、以及显微硬度计等微观表征仪器及性能测试设备,研究了成分配比、压制压力和激光工艺参数对烧结合金显微组织、结构以及空隙率、硬度、耐磨性、腐蚀性能等的影响。结果表明:增加激光功率和延长作用时间可以提高组织均匀性,并促进致密化;产生的物相为CuAl2,Al4Cu9以及Al2O3等金属氧化物。在共晶成分(Cu质量分数为33.2％)点,当压坯相对密度为85%、激光工艺为950W30s时,合金的致密性和综合性能最佳。为进一步提高烧结合金的综合性能,研究了钨精矿石粉末的添加对Al-Cu系激光燃烧合成产物显微组织和性能的影响。结果表明:添加钨精矿石粉末可以促进Al-Cu合金组织细化及均匀性,提高其综合性能。合成的复合材料由纳米晶和高弥散分布的金属间化合物,以及较高韧性的基体相互夹杂复合组织构成。产生的物相为Al,Al4Cu9,Al5W,W以及Al2O3等金属氧化物。钨精矿石粉末含量为3%时,致密性,硬度及耐磨性得到显著提高,其中硬度和耐磨性分别提高1.5倍和2倍。

目录

致谢

摘要

Abstract

引言

1 绪论

1.1 燃烧合成技术

1.1.1 燃烧合成技术产生及发展

1.1.2 燃烧合成机理

1.1.3 燃烧合成的主要影响因素

1.1.4 燃烧合成的技术类型

1.1.5 燃烧合成技术的特点

1.1.6 燃烧合成技术的应用

1.1.7 燃烧合成技术存在主要问题及其发展趋势

1.2 激光诱导高温自蔓延燃烧合成

1.2.1 激光诱导高温自蔓延燃烧合成的研究进展

1.2.2 激光烧结技术的原理及特点

1.3 本课题研究背景

2 实验材料及方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 实验研究路线

2.4 实验方法

2.4.1 实验方案

2.4.2 球磨工艺参数的设定

2.4.3 模具的设计

2.4.4 压制压力设计

2.4.5 激光烧结

2.4.6 性能测试

3 激光燃烧合成 Al-Cu 体系组织结构及性能研究

3.1 显微组织分析

3.2 XRD 物相分析

3.3 致密性

3.3.1 压坯相对密度对产物致密性的影响

3.3.2 成分配比对合成产物致密性的影响

3.3.3 工艺参数对合成产物致密性的影响

3.4 硬度测试

3.4.1 压力对硬度的影响

3.4.2 配比对硬度的影响

3.4.3 激光工艺对硬度的影响

3.5 耐磨性能测试

3.6 本章小结

4 掺杂钨精矿石粉对 Al-Cu 系组织结构及性能的影响

4.1 显微组织分析

4.2 XRD 物相分析

4.3 钨精矿石粉末对 Al-Cu 体系致密性的影响

4.4 硬度测试

4.5 耐磨性能测试

4.6 耐蚀性能测试

4.7 本章小结

结论

参考文献

作者简历

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