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《河南科技大学》 2010年
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短纤维增强铝基复合材料制备工艺与性能研究

赵文侠  
【摘要】:随着汽车工业迅猛发展,传统单一的材料在性能上已经不能满足发展的需要,金属基复合材料(MMCs)以其良好的物理化学性能及可设计性迅速脱颖而出。金属基复合材料传统的制备工艺为挤压铸造法,该法成本较高,对设备要求较高,工艺较为复杂,且制件后续加工困难。为简化制备MMCs的传统工艺,降低成本,拓宽其在汽车工业中应用,本文尝试使用低压液态金属浸渗法制备铝基复合材料。 液态浸渗法制备工艺分为两步:一是增强相预制体的制备;二是液态金属的浸渗。预制体的性能决定了复合材料的性能,本文系统地研究了预制体的制备工艺,对比了多种添加剂,经过实验确定了无机粘结剂偏磷酸铝溶液,有机粘结剂淀粉溶液,分散剂聚丙烯酸钠溶液(PAAS),填充剂石墨颗粒及消泡剂正丁醇为最佳添加组分。通过正交实验对预制体制备工艺进行设计与筛选,并利用SEM,XRD对预制体内部组织进行观察分析,得到了预制体最佳制备工艺:原料配比A 9:1,原料配比B 1:10,烧结温度1050℃,保温时间2.5h,确定了烘干和烧结升温制度,制备出满足浸渗实验要求的预制体。 本文研制了气压液态金属浸渗成型装置,并对复合材料的制备工艺、力学性能以及微观组织结构进行了研究。通过监控浸渗过程中温度场的变化,分析了液态金属在预制体内的流动形式对材料成型的影响。在液态金属浸渗过程中,临界浸渗压力、预制体预热温度、浸渗温度及保压时间等工艺参数对复合材料的致密度,界面结合性能有很大影响。本文计算了上述几个主要因素的理论值并结合实验得到了较为合适工艺参数:浸渗压力0.5MPa,升压速率为2KPa/s;浸渗温度800℃;保压时间1min;保温时间1h。 本文初步探讨了短纤维增强机理,利用XRD、SEM及EDAX等仪器对液态浸渗法制备Al_2O_(3sf)/Al复合材料过程中所产生的缺陷进行了细致的观察与分析。结果表明复合材料主要缺陷为残留气孔、显微缩孔以及浸渗过程中产生的Mg2Si等夹杂颗粒,而界面反应程度比较微弱,对复合材料性能影响不大,可以通过调整预制体制备工艺及浸渗工艺参数,可以获得力学性能良好的复合材料。
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB333

【引证文献】
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1 侯华;杨伟明;牛晓峰;;一种新的基于FDM/FEM挤压铸造温度场计算模型[A];第十三届21省(市、区)4市铸造会议暨第七届安徽省铸造技术大会论文集[C];2012年
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1 牛晓峰;镁合金挤压铸造过程数值模拟技术研究[D];太原理工大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡锐,朱冠勇,毕晓勤,李金山;液相浸渗用多孔预制体制备的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2004年05期
2 张立功,张佐光;先进复合材料中主要缺陷分析[J];玻璃钢/复合材料;2001年02期
3 李正佳;李贺军;齐乐华;魏剑;;(AlBO_)w/Al复合材料制备工艺研究[J];材料科学与工艺;2007年06期
4 ;Effect of Sintering Temperature on Microwave Absorbing Behaviour of Mn-Zn Ferrite[J];Journal of Materials Science & Technology;1993年05期
5 李正佳;李贺军;齐乐华;欧阳海波;魏剑;;液态浸渗挤压制备(AlBO)_w/Al复合材料缺陷分析[J];稀有金属材料与工程;2007年12期
6 方峰,江静华,谈淑咏,马爱斌,蒋建清;短纤维预制件强度对铝基复合材料组织的影响[J];东南大学学报(自然科学版);2002年03期
7 仇宁,钟黎君,吴锦波;α氧化铝-铝合金的润湿现象及其机理[J];复合材料学报;1990年01期
8 郑国斌;陈新国;沈祖洪;杜海峰;;用K_2ZrF_6溶液处理碳化硅涂层碳纤维制造碳/铝复合丝[J];复合材料学报;1993年01期
9 王涛;;界面SiO_2层对SiC/Al电子封装材料热膨胀系数的影响[J];硅酸盐通报;2009年01期
10 张亚芳;齐雷;张春梅;;增强短纤维长径比对复合材料力学性能的影响[J];广州大学学报(自然科学版);2008年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李伟;曹应民;张电子;李鹏洲;张庆武;魏毅;曹新宇;马永梅;;短切芳纶纤维增强复合材料的研究进展[J];工程塑料应用;2010年09期
2 燕峰,李海东;SiCp/ZA22复合材料组织的研究[J];鞍山钢铁学院学报;1997年01期
3 田龙;朱艳芳;田青;;AlN/ZL101原位复合材料的正交实验研究[J];安阳工学院学报;2006年06期
4 姚忠凯,耿林;SiC晶须增强铝复合材料研究进展[J];兵器材料科学与工程;1989年08期
5 成建国;用压力渗透法制备铝基复合材料[J];兵器材料科学与工程;1992年05期
6 马宗义;毕敬;吕毓雄;罗明;高荫轩;;SiC_((P,W))/AI复合材料淬火强化及强化机制的研究[J];兵器材料科学与工程;1993年03期
7 刘政,刘小梅,朱应禄,陈慈诰;纤维/二元合金复合材料凝固过程的数植模拟[J];兵器材料科学与工程;2000年01期
8 赵玉厚,严文,周敬恩;Si、Mg对原位铝基复合材料中增强体Al_3Ti形貌的影响[J];兵器材料科学与工程;2001年02期
9 杨涤心;无压自渗制备金属基复合材料的工艺研究[J];兵器材料科学与工程;2001年04期
10 刘白,邓福铭,曲敬信;碳纳米管增强铝基复合材料的设计与研究[J];兵器材料科学与工程;2003年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘兰俊;郭蕾蕾;祖方遒;魏传颖;;熔体结构对Bi-20%Sb合金凝固行为及组织的影响[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年
2 曹洪志;邹震宇;陈波;刘明翔;王开;;过共晶铝硅镁合金的研究现状及发展趋势[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
3 刘政军;苏允海;;M_7C_3的形态分布对铁基复合层耐磨性能的影响[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
4 张勇;谢红霞;马铁军;李鹏雁;;不锈钢电阻点焊熔核冷却速度的计算[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
5 王瑞春;曹志佳;白彦华;李荣德;;脉冲电流对铝及铝合金凝固过程作用的研究综述[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
6 刘孝福;娄延春;苏贵桥;于波;李长春;郭新力;李巍;;抽拉速率对高温合金叶片LMC法定向凝固组织的影响[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
7 胡明;费维栋;周刚;姚忠凯;王德尊;;基体成分对晶须增强铝基复合材料强化行为的影响[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
8 张帆;李小璀;孙鹏飞;闻卫荣;张国定;;SiCp/LY12复合材料及其基体合金塑变抗力的比较研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
9 刘贯军;李文芳;;硅酸铝短纤维增强镁基复合材料的界面反应及界面结合强度[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
10 于淼;;玻璃/酚醛缠绕常压固化成型的防热层内部缺陷影响因素分析[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张洁;SiCp/Cu基复合材料的研制及性能研究[D];江苏大学;2010年
2 梅向阳;真空定向凝固法去除硅中金属杂质和晶体生长控制的研究[D];昆明理工大学;2010年
3 王春建;Mg-Al系合金晶粒细化机理研究[D];昆明理工大学;2010年
4 谢小林;基于电阻法碳布增强环氧树脂复合材料损伤自诊断的研究[D];武汉理工大学;2010年
5 潘成刚;多金属热锻模热应力缓解机理及方法研究[D];武汉理工大学;2010年
6 左敏;Al-X(Si,Zr,Ca)-P合金中磷化物的研究[D];山东大学;2010年
7 慈鸿钢;外加直流磁场对等离子弧堆焊层组织及性能的影响研究[D];沈阳工业大学;2011年
8 钟鼓;耐热低膨胀高硅铝合金及其超声半固态成形技术的研究[D];华中科技大学;2011年
9 田君;硅酸铝短纤维增强AZ91D复合材料蠕变行为的研究[D];华南理工大学;2011年
10 杨少锋;三维网络陶瓷/铁合金复合材料制备及其摩擦磨损性能研究[D];华南理工大学;2011年
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1 董翠粉;快速凝固Al-Fe-Y/La合金组织和性能的研究[D];河南理工大学;2010年
2 王锦永;FeCoNiCr基多主元合金的定向凝固组织演化及电化学腐蚀行为[D];河南理工大学;2010年
3 王茜;时效处理对快速凝固Cu-Cr合金组织性能的影响[D];河南理工大学;2010年
4 姜丽红;功率超声对流动A356熔体半固态组织的影响研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李含建;SiC_p/AZ91D复合材料真空气压浸渗机理及界面结构研究[D];南昌航空大学;2010年
6 赵火平;原位合成TiB_2/Al-4Cu复合材料组织和性能的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
8 吴小超;稀土元素与凝固速度对AZ31-RE-Sb组织及相组成的影响[D];郑州大学;2010年
9 李凯;微/纳米颗粒增强铝基复合材料的制备及性能研究[D];郑州大学;2010年
10 上官玉辉;冷却速度对Al-Cu合金微观组织及熔化潜热的影响[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苗信成,李激光;铸件内部质量计算机数值模拟预报[J];鞍山钢铁学院学报;1999年02期
2 吴岳壹;王进华;费良军;沈建明;陈敏;陈耘;周灵展;朱秀荣;;铸造成型局部加压补缩控制系统设计和应用实例[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
3 马欣宇;范云波;陈敏;余艳;朱秀荣;侯立群;;前缸盖的间接挤压铸造技术研究[J];兵器材料科学与工程;2010年03期
4 费晓璐,张志广,李银波;基于Visualization Toolkit的数字化人体骨骼系统的重建与可视化[J];北京生物医学工程;2002年04期
5 贾延延;杨飞;左旺孟;王宽全;;基于VTK的虚拟心脏切面交互式可视化方法[J];哈尔滨工业大学学报;2010年05期
6 陈忠;谢能刚;王璐;;基于模糊理论的高拱坝体型多目标优化设计[J];河海大学学报(自然科学版);2009年03期
7 王晓宇;陈吉红;唐小琦;;基于VTK的线框仿真组件实现技术[J];计算机工程;2010年04期
8 刘璐;梁国柱;;基于VTK分形理论的研究[J];计算机与数字工程;2007年09期
9 杨晏春;滕奇志;赵桦;;应用VTK技术进行三维图像显示及参数计算[J];计算机与数字工程;2009年11期
10 屈伟平;高崧;;镁合金的特点及应用现状[J];金属世界;2011年02期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 裴继斌;船用钢板激光弯曲成形机理及成形规律的研究[D];大连理工大学;2008年
2 郝静;铸造充型过程气液两相流动数值模拟的研究[D];华中科技大学;2008年
3 孙文静;膨胀性非饱和土的水力—力学性质及其弹塑性本构模型[D];上海大学;2009年
4 王足;连续介质力学中某些物理量的近似和大变形弹塑性定义的比较[D];北京交通大学;2010年
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1 周浩;ZK60镁合金等通道角加工组织分析和数值模拟[D];哈尔滨理工大学;2010年
2 应新法;凸式冲头挤压铸造挤压力研究[D];浙江工业大学;2010年
3 陈席国;铝合金液态模锻数值模拟及缺陷预测[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 赵风雷;半固态电磁搅拌对ZA27合金组织及性能的影响研究[D];昆明理工大学;2002年
5 雷玲;低压铸造铸件充型凝固过程数值模拟[D];西安理工大学;2005年
6 侯君;大高径比ZA27合金铸件挤压铸造过程数值模拟[D];沈阳工业大学;2005年
7 侯峰起;铸件充型过程三维数值模拟[D];内蒙古工业大学;2005年
8 王延露;基于MAGMAsoft的铸造充型凝固过程分析与研究[D];兰州理工大学;2006年
9 伞晶超;大高径比锌铝合金挤压铸造过程温度场数值模拟[D];沈阳工业大学;2006年
10 潘志勇;半固态加工Al-Cu合金的组织及性能的研究[D];湖南大学;2007年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡锐,李华伦,魏明,张志宏,李武;硼酸铝晶须增强Al基复合材料的性能及制备[J];兵器材料科学与工程;2002年04期
2 王继刚,郭全贵,刘朗,宋进仁;炭材料的高温粘结剂(Ⅰ)[J];兵器材料科学与工程;2003年02期
3 于化顺,闵光辉,李秀真,陈熙琛;Mg-Li基合金及其复合材料的研究现状[J];兵器材料科学与工程;1996年05期
4 赵晴,杜楠,王薇薇,尧军平;氧化铝泡沫陶瓷增强预制体上化学镀镍工艺研究[J];材料保护;2000年12期
5 储双杰,吴人洁;挤压铸造短纤维增强金属基复合材料浸渗过程分析[J];材料工程;1997年12期
6 张二林,杨波,曾松岩,李庆春,马明臻;Al-Ti-C 系中反应生成 TiC 机理研究[J];材料工程;1998年02期
7 王黎东,郑馥,费维栋;含锂霞石颗粒和硼酸铝晶须的铝基复合材料[J];材料科学与工艺;2003年04期
8 王玉庆,郑久红,唐风军,周本濂;挤压铸造铝基复合材料[J];稀有金属材料与工程;1994年02期
9 于化顺,闵光辉,陈熙琛;合金元素在Mg-Li基合金中的作用[J];稀有金属材料与工程;1996年02期
10 胡锐,李华伦,魏明,张志宏,李武;挤压铸造硼酸铝晶须增强Al基复合材料浸渗过程理论分析[J];复合材料学报;2002年05期
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1 李远明,方俊,张启芳,王俊;预制体几何形状对化学液气相沉积工艺的影响[J];华东理工大学学报;2002年04期
2 李建章;张立同;成来飞;徐永东;殷小玮;;高温氧化气氛下3D C/SiC质量变化率与剩余强度的相关性[J];复合材料学报;2007年04期
3 姜海;李东生;吴凤秋;邓海金;;C/C刹车盘用短纤维预制体组成及工艺研究[J];材料工程;2009年08期
4 嵇阿琳;崔红;李贺军;程文;张晓虎;;两种针刺纤维性能与成型性分析[J];固体火箭技术;2010年02期
5 白瑞成,李贺军,付业伟,王兰英,卢锦花;预制体孔隙结构对炭/炭复合材料ICVI制备工艺的影响[J];炭素技术;2005年03期
6 乌云其其格;益小苏;;一种中温定型剂及其RTM预制体性能[J];材料工程;2006年03期
7 胡锐,朱冠勇,毕晓勤,李金山;液相浸渗用多孔预制体制备的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2004年05期
8 张守阳,李贺军,孙乐民,侯向辉;FCVI中气体温度与预制体温度的关系[J];宇航材料工艺;2000年01期
9 张美忠,李贺军,李克智;三维编织碳碳复合材料预制体结构模拟[J];材料科学与工程学报;2004年05期
10 罗瑞盈;预制体结构对炭/炭复合材料力学性能影响[J];炭素技术;1997年02期
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1 蒋家松;周罗庆;;叠经式多层间隔结构整体机织预制体的实现[A];“五洋杯”2010年江苏纺织学术论文集[C];2011年
2 张建艺;;缝合预制体的成型技术[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
3 王扬卫;王富耻;李俊涛;于晓东;;无压浸渗制备梯度Si_3N_4/Al复合材料[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅱ[C];2004年
4 周海军;董绍明;周清;丁玉生;王震;黄政仁;江东亮;;反应烧结工艺制备碳纤维针刺预制体增强C/SiC复合材料的研究[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
5 解惠贞;李瑞珍;崔红;郝志彪;;预制体对C/C密封材料性能的影响[A];第19届炭—石墨材料学术会论文集[C];2004年
6 何珊珊;殷小玮;张立同;李向明;成来飞;;反应熔体渗透制备Ti_3AlC_2增韧TiAl_3-Al_2O_3复合材料[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
7 苏君明;李永军;肖志超;侯卫权;彭志刚;孟凡才;李淑芳;;炭/炭U型加热器的制备与性能[A];第22届炭—石墨材料学术会论文集[C];2010年
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9 邹继兆;曾燮榕;熊信柏;唐汉玲;李龙;刘强;李志强;;微波热解沉积致密化工艺制备C/C复合材料[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(上)[C];2006年
10 曾燮榕;邹继兆;;微波热解沉积致密化工艺制备C/C复合材料[A];第20届炭—石墨材料学术会论文集[C];2006年
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1 通讯员 惠祝向 记者 张哲浩;A320系飞机刹车盘首飞成功[N];科技日报;2009年
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5 段秀琳;康本公司 全力推进碳纤维产业化进程[N];中国航天报;2010年
6 惠博 祝昕 向莹莹;四院超码科技公司 炭/炭刹车盘通过飞行测试[N];中国航天报;2009年
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8 特约记者 荣元昭;肩起航天新材料应用的大任[N];中国航天报;2010年
9 记者 陈瑜;A320系列飞机国产炭刹车盘交付使用[N];科技日报;2009年
10 李乐;陕西省力争2015年 碳纤维国内市场占有率10%[N];中国纺织报;2011年
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1 黄金;融盐自发浸渗过程与微米级多孔陶瓷基复合相变储能材料研究[D];广东工业大学;2005年
2 王守仁;TiAl_3金属间化合物网络结构增强镁铝基复合材料研究[D];山东大学;2007年
3 张美忠;三维整体编织C/C复合材料预制体结构仿真与弹性性能预测[D];西北工业大学;2006年
4 艾明星;钛铝碳及铜/钛铝碳复合材料[D];北京交通大学;2007年
5 任呈强;沥青基碳材料浸渍—碳化的数值计算[D];西北工业大学;2006年
6 周永欣;SiC颗粒增强钢基表面复合材料的制备及冲蚀磨损性能研究[D];西安建筑科技大学;2007年
7 吴玉家;构建带内支撑的组织工程化软骨的实验研究[D];第二军医大学;2007年
8 陈俊华;快速化学液相沉积法制备抗氧化C_f/C复合材料及其焊接性研究[D];山东大学;2009年
9 王秀飞;坦克离合器用C/C-SiC复合材料的制备及其性能研究[D];中南大学;2007年
10 刘莹莹;异质模量层状碳化硼复合材料的设计及韧化机制研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
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1 杨栋;多孔Nb制备及其与Ti-Al金属间化合物的复合[D];宁夏大学;2013年
2 赵文侠;短纤维增强铝基复合材料制备工艺与性能研究[D];河南科技大学;2010年
3 梁世栋;预制体结构对平板CVI过程及材料性能的影响[D];中南大学;2011年
4 刘伟;C/C泡沫预制体气相反应制备C/SiC复合材料的研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 边涛;TiC/Ni_3Al复合材料的制备及组织和性能研究[D];浙江大学;2002年
6 陈志彬;基于气动机械手实现纸基摩擦材料自动抄片技术基础研究[D];西北工业大学;2007年
7 郑强;碳/碳—石墨材料的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
8 万春锋;无压浸渗法制备SiC/Al复合材料强度和耐磨性的研究[D];长安大学;2006年
9 朱云虎;RCLD法制备碳表面Si化物涂层的研究[D];济南大学;2011年
10 邓颖;真空压力浸渗法制备SiC_P/Al复合材料及热膨胀性能研究[D];南昌航空工业学院;2006年
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