cntssicw混杂增强2024铝基复合材料的组织与性能研究

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1、国内图书分类号：TG151学校代码：10213国际图书分类号：621.785密级：公开工学硕士学位论文CNTs/SiCw混杂增强2024铝基复合材料的组织与性能研究硕士研究生：于文刚导师：张学习教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2013年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG151U.D.C:621.785DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINVESTIGATIONONMICROSTRUCTUR

2、EANDPROPERTIESOF2024-ALHYBRIDCOMPOSITESREINFORCEDWITHCNTsANDSICwCandidate：YuWengangSupervisor：Prof.ZhangXuexiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：July,2013Degree

3、-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要采用挤压铸造方法制备了高体积分数(CNTs+SiCw)/2024Al混杂增强铝基复合材料，其中CNTs与SiCw体积比为1:1，总含量为25.04%；并对复合材料进行了挤压比16:1的热挤压处理。利用OM、SEM和TEM分析铸态和挤压态复合材料CNTs分布状态、基体组织和界面结合状态；通过拉伸实验评价挤压态复合材料的力学性能，并结合断裂过程分析揭示复合材料的强韧化机制；采用可控温

4、摩擦磨损试验机在干摩擦磨损状态下分析铸态和挤压态复合材料的摩擦磨损特性，揭示摩擦磨损特性与温度、载荷的相关性，结合磨痕与磨屑分析阐明增强体的作用及复合材料的磨损机制。通过混酸处理获得分散良好的CNTs，采用湿法成型制备了CNTs与SiCw分布均匀、抗压强度高、无颈缩、无裂纹的预制块，采用挤压铸造法制备了增强体含量可控的铸态复合材料，并对铸态复合材料进行热挤压处理。挤压前后复合材料组织观察表明：铸态复合材料中存在明显的夹铝带、孔洞、CNTs大块团聚区等缺陷，热挤压后复合材料内部缺陷明显减少，且增强体分散性提高，基体

5、晶粒尺寸细化；铸态、挤压态复合材料中CNTs和SiCw与基体发生反应形成了Al4C3，且未参加反应的增强体与基体界面结合良好。室温拉伸实验结果表明，热挤压后复合材料抗拉强度、延伸率均高于铸态复合材料，这是由于热挤压后CNTs分散性提高、基体晶粒尺寸得到细化，另外也与复合材料夹铝带、孔洞等缺陷减少以及晶须定向排列等有关。高温拉伸实验显示，200℃时挤压态和峰时效态复合材料抗拉强度分别达到345MPa和382MPa，与室温相比降低均不明显；但300℃时，上述复合材料强度都明显降低，同时塑性提高。复合材料干摩擦磨损实验

6、表明，不同载荷（2、5、10、20N）下挤压态复合材料在室温（25℃）下的磨损率明显低于挤压态2024Al合金，且复合材料摩擦系数的稳定性更高；同样在室温（25℃）下，2024Al在20N载荷下转变为粘着磨损进入严重磨损阶段，而此时复合材料仍为轻微磨损阶段，磨损机制以轻微的犁削磨损为主；因而复合材料表现更高的耐磨性。挤压态复合材料在200℃、20N时由轻微磨损转变为严重磨损，相应的摩擦机制由轻微的犁削磨损转变为严重的粘着磨损；而热挤压态复合材料时效处理后磨损机制转变条件提升为300℃、20N。时效后磨损性能提高与

7、复合材料中大量析出和硬度提高有关。在300℃、20N条件下，铸态、挤压态和时效态复合材料均进入严重磨损阶段，-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文磨损机制为粘着磨损。关键词：铝基复合材料；碳纳米管；碳化硅晶须；力学性能；摩擦磨损-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractInthiswork,CNTsandSiCwhybridreinforced2024Almatrixcompositeswerefabricatedbysqueezecasting.Thenhotextrusiondeformationo

8、fthecompositeswasconductedtoimprovethedensityandstrength.ThemicrostructureandinterfacephaseofthecastedandhotextrudedcompositeswereanalysisedbytheOM、SEM、EDS、XRDandTEMrespectively.Ambientan