收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

Mullite短纤维/Al合金复合材料界面微结构及时效行为的研究

李伟  
【摘要】: 本文在详细综述国内外非连续增强铝基复合材料界面反应与界面结构和时效行为研究进展的基础上,用挤压铸造方法制备莫来石短纤维增强铝合金复合材料,通过硬度测试(HB)、差示扫描量热仪(DSC)和透射电子显微镜(TEM)等手段,全面、深入、多因素和系统地研究了莫来石短纤维增强铝合金(Al-Cu、Al-Cu-Si、Al-Cu-Mg和Al-Mg-Si)复合材料及其基体合金的界面微观结构和时效硬化(析出)行为,取得了下列具有创新性的研究成果。 用TEM(含高分辨透射电镜HRTEM和分析透射电镜ATEM),研究了Mullite短纤维/Al合金复合材料中纤维、界面和基体析出相的微观结构。发现并经HRTEM实测证实,莫来石纤维由大小不等、位向不同的众多3Al_2O_3·2SiO_2单晶体组成,结晶致密但分布不均,晶体结构为正交(orthorhombic)晶系。纤维表面存在一断续分布的SiO_2膜层。淬火态Mullite短纤维/Al合金复合材料界面附近基体一侧中存在高密度位错。因基体合金种类的不同,莫来石短纤维与基体合金之间发生界面反应生成的界面产物分别为:CuAl_2O_4或/和β-CuAlO_2(Al-Cu基合金)、MgAl_2O_4(Al-Cu-Mg和Al-Mg-Si基合金)。在Mullite短纤维/Al-Cu-Si复合材料的纤维/铝界面处,只发现非平衡共晶相CuAl_2(θ),没有发现任何其它的界面反应产物。 Mullite短纤维/Al合金复合材料的时效硬度始终高于相应基体合金的时效硬度,表明纤维对铝基合金具有明显的增强(增硬)作用。复合 李伟Mullite短纤维从】合金复合材料界面微结构及时效行为的研究 材料及其基体合金时效时,都经历了硬度上升、达到峰值、逐渐软化等 几个阶段,且随着时效温度的升高,达到峰值时效的时间缩短而峰值硬 度降低。莫来石短纤维的引入,没有改变铝合金时效硬化的一般规律。 莫来石短纤维的引入,没有改变铝合金时效析出中间过渡相的属性, 复合材料及其基体合金中e‘、S’和p‘相与母相a一A1之间的位向关 系完全相同: [1 10]。,//[1 10〕;l,(001)。,//(001)、、 〔010〕s,//[120」,l,(100)、,//(210)人l [100〕,,//[100〕,,或(011]。,//〔100〕,,。 但纤维的引入,能明显滞缓和抑制A1一Cu合金GP区的形成,加速e“相 和0’相的时效析出,对0相的析出则无太大的影响。在含Cu量适中(Cu 二4.0 wt%)而含Mg量不高(Mg燕1 .85wt%)时,莫来石短纤维的引 入明显滞缓和抑制了Al一Cu--Mg合金中GPB区的形成,加速S’相的时效 析出,对S相的析出则无大的影响。对A卜Mg一Si合金而言,莫来石短纤 维对过饱和固溶体中富Mg、Si原子集团(duster)的形成没有明显的 影响,对GP区的形成也没有明显的影响。在无明显游离Si相存在的情 况下,纤维对p’相的析出具有一定程度的“加速”作用。 合金元素51对Mu 1 1 1 te短纤维/Al一Cu一51复合材料和Mullite短纤 维/Al一Mg一Si复合材料及其基体合金的时效行为具有独特的影响:随着含 51量的增加(1.65 wt%),Mullite/Al一Cu一51复合材料及其基体合金的 时效硬化过程明显加快,达到峰值时效所需的时间逐渐缩短,峰值硬度 也随含Si量的增加而升高。无纤维存在时,内生的游离Si相是合金中 的“第二相”,Si/Al界面的大量存在,如同纤维/Al界面一样,明显抑 制GP区的形成,加速e“相和e‘相的析出。引入纤维后,复合材料中 GP区的形成被完全抑制,而e’相的超前析出由于有Si相的存在使得两 类材料的差异有所减小,表明:Si含量超过一定数值后,纤维加速基体,/ 合金时效析出的作用被Si相所掩盖,合金元素Si对Al一Cu一Si合金时效 行为的影响,比外加莫来石短纤维的作用更大。这一点在Mul 1 1 te /Al~Mg一Si复合材料中也有相同的结果,即在Al一MgZSi伪二元体系基体 上,当游离si相较多时,纤维加速p‘相析出的现象将被Si相的存在 有所掩盖。但无论在基体合金中还是在复合材料中,游离si相的存在加 速了e相的形核和长大,这是与莫来石短纤维作用所不同的地方。 四川大学博士学位论文 对固溶淬火获得的过饱和固溶体立刻实施形变处理,能十分明显地 抑制Al一4.SCu合金和Mul 1 ite/Al一4.SCu复合材料中GP区的形成,加速 e‘相甚至o相的沉淀析出。无纤维存在时,形变试样的时效硬度远远 高于无形变试样的硬度,但不同形变度之间则无较大的差异;形变试样 的峰值硬度高于无形变试样的峰值硬度,但随形变度的增加,峰值硬度 随之降低。引入纤维后,形变试样与无形变试样相比,时效硬度不但增 加不明显,且随着形变度的增加,峰值硬度降低并低于无形变试样的峰 值硬度。与外加纤维、第二相51晶体等相比较,残余形变对Al一Cu合金 时效析出(硬化)行为的影响最为显著。 基体合金中溶质原子浓度变化对Mul 1 ite短纤维/Al合金复合材料的 时效行为有程度不同的影响:(1)在最大固溶度范围内,提高Al~Cu合 金中的Cu含量,可使合金的时效硬度有所提高,达到峰值时效的时间有 所缩短,对GP区、0“相和o‘相的析出,均具有一定程度的加速作用。 引入莫来石短纤维后,Cu原子数


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 龙剑平 ,张先菊 ,李伟 ,沈保罗 ,涂铭旌;Mullite/Al-Mg-Si复合材料时效行为研究[J];特种铸造及有色合金;2004年04期
2 ;玻璃纤维增强聚丙烯塑料产品[J];塑料工业;1977年02期
3 福多;健二;森田干郎;;小知识称呼[J];纤维复合材料;1983年02期
4 ;祖国各地[J];丝绸;1984年04期
5 江筱凤;一种石棉摩擦的增强材料——无碱、无蜡玻璃纤维网格布的试用[J];非金属矿;1986年04期
6 ;美国合纤新产品与用途开发[J];合成纤维工业;1987年01期
7 ?振毅;;维纶行业价格问题及出路[J];价格月刊;1989年05期
8 刘琦云;;国产短纤维倍捻机防叠机构的设计计算[J];棉纺织技术;1990年02期
9 范奎城,褚风奎,周其庠,刘德山;直接成纤法芳纶-Ⅱ短纤维形态和性能的研究[J];合成纤维工业;1995年01期
10 薛月霞,韩春艳,汪幸;短纤维线密度测试新方法[J];合成技术及应用;1996年04期
11 郑元锁,宋月贤,王有道,金志浩;芳纶短纤维的劈裂对复合材料性能的影响[J];橡胶工业;1998年08期
12 贺建芸,刘亚康,夏巍,程源;短纤维/热塑性弹性体复合材料拉伸强度的理论预测与试验研究[J];合成橡胶工业;1999年06期
13 毕鸿章;PBO短纤维代替石棉隔热材料[J];高科技纤维与应用;2000年01期
14 王彬;赵志强;;共混抗菌短纤维生产工艺[J];济南纺织化纤科技;2001年02期
15 吕初旭,王玥,柴焕敏;PTT短纤维生产技术[J];聚酯工业;2004年06期
16 金满;江中浩;连建设;;短纤维增强金属基复合材料弹性模量临界值计算预测[J];吉林大学学报(工学版);2006年S2期
17 梁琦;贾润礼;;石墨和短纤维填充聚乙烯抗静电材料的研究[J];塑料;2007年02期
18 G.Seide;P.Jungbecker;T.Gries;曹颖;;湍流气体中短纤维运动学模拟[J];国际纺织导报;2008年06期
19 戴自怡;;Domo Industries:Demo纤维和纱线部现更名为Xentrys[J];国际纺织导报;2008年07期
20 张锋;;大容量涤纶短纤维纺丝油剂的应用[J];合成纤维工业;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 江云安;金欣;路新瀛;蒋圣华;;在AEA膨胀剂中复掺有机短纤维的研究[A];第十二届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2003年
2 梁小平;杨正方;袁启明;王爱国;;莫来石对Y-TZP陶瓷摩擦磨损性能影响的研究[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
3 李鱼飞;罗超;王志钢;;VAR制备V-Cr-Ti合金的铸态组织特征[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
4 万军;;矾土基莫来石的性能研究[A];2011年耐火原料学术交流会论文集[C];2011年
5 黄荣;顾辉;张景贤;江东亮;;无弱界面水基流延SiC层状复合材料的界面研究[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
6 王家邦;杨辉;茅宇雄;陈桂华;王立旺;;工业性硅铝凝胶晶化特性研究[A];全国第三届溶胶—凝胶科学技术学术会议论文摘要集[C];2004年
7 吴海飞;徐金富;费有静;陈胜;张学彬;叶以富;;第二相对MoSi_2基复合材料组织与性能的影响[A];第九次全国热处理大会论文集(二)[C];2007年
8 雷力明;黄旭;吴学仁;曹春晓;Rugg D;Voice W;;第二相对Ti-25V-15Cr-2Al-0.2C-x(x=0,2%Mo,2%Nb,0. 2%Si)合金拉伸断裂行为的影响[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年
9 代汉达;刘耀辉;高印寒;杜军;文世河;;Al_2O_3和C短纤维混杂增强铝基复合材料钻削加工性的研究[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
10 刘月玲;;超细旦聚丙烯短纤维纺纱产品的开发[A];浙江省重点棉纺厂第20次总师研讨会暨棉纺专业委员会年会论文选编[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟;Mullite短纤维/Al合金复合材料界面微结构及时效行为的研究[D];四川大学;2003年
2 林桂;纳米粉体在橡胶基质中的聚集和分散研究[D];北京化工大学;2004年
3 代汉达;Al_2O_(3f)+C_f/ZL109混杂复合材料的切削加工性研究[D];吉林大学;2005年
4 梁小平;Y-TZP基陶瓷材料摩擦磨损的研究[D];天津大学;2003年
5 刘彩军;胎面胶中短纤维径向取向机理及方法的研究[D];北京化工大学;2008年
6 张立群;短纤维橡胶基复合材料结构—性能—应用技术研究[D];北京化工大学;1995年
7 周秋生;碳化硅/莫来石/氧化铝复合陶瓷的研制[D];中南大学;2001年
8 朱红梅;Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x=0-2.0)铸造镁合金的时效行为、显微组织及力学性能研究[D];华南理工大学;2011年
9 陈运能;长丝/短纤维复合纱线的结构与性能[D];东华大学;2006年
10 魏志刚;白桦长纤维性状分子标记的分析和鉴定[D];东北林业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 龙剑平;Mullite/Al-Cu及Mullite/Al-Mg-Si复合材料时效行为研究[D];四川大学;2002年
2 林玲;PTT短纤维可纺性研究及产品开发[D];东华大学;2004年
3 李娜;PTT短纤维混纺针织物产品的开发及性能研究[D];东华大学;2005年
4 张先菊;Mullite/AI合金复合材料界面微结构及微成分研究[D];四川大学;2004年
5 刘洪涛;改性橡胶对尼龙短纤维增强橡胶复合材料性能影响的研究[D];广东工业大学;2004年
6 申小清;超细莫来石粉体的制备研究[D];郑州大学;2002年
7 赵延军;短纤维增强复合材料力学性能的预测研究[D];郑州大学;2004年
8 杨勇;有光缝纫线型涤纶短纤维降低干热收缩研究[D];苏州大学;2005年
9 程俊梅;NR、S-SBR填充复合材料动态力学性能的研究[D];青岛科技大学;2005年
10 茅宇雄;无机先驱体溶胶凝胶法制备莫来石[D];浙江大学;2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 陈维新;一分特以下短纤维问世[N];中国石化报;2001年
2 杨东正 杨贵堂;洛阳化纤开发高档短纤维[N];中国石化报;2001年
3 周军 刘波;洛阳石化一项QC成果荣获国优[N];中国石化报;2007年
4 林晓春;我国首家PTT短纤维生产厂落户泉州[N];中国石化报;2004年
5 李东;茧丝短纤维内外销需求增加[N];中国纺织报;2006年
6 俞春华 王鸣 顾旭宁;仪化一种短纤维成为国家重点新产品[N];中国石化报;2005年
7 庄树雄;泉州10亿元打造国内首家PTT短纤维基地[N];中国高新技术产业导报;2004年
8 张裕;进口粘胶短纤维要小心[N];国际商报;2003年
9 严伟明 朱乐;上海石化短纤维成套装置产能有望突破国际极限[N];中国工业报;2005年
10 潍坊市质量技术监督局 张景颇;棉结与短纤维的主要危害[N];中国质量报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978