碳化硅颗粒增强铝基复合材料弹性模量与阻尼机制研究

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1、两南人学硕十学位论文摘要碳化硅颗粒增强铝基复合材料弹性模量与阻尼机制研究材料物理与化学专业硕士研究生王水兵指导教师程南璞副教授摘要本文利用经不同表面处理的SiC颗粒与6066A1粉末采用粉末冶金工艺制备了6066A1合金和SiCp／6066AI复合材料。利用SEM、金相显微镜、万能拉伸机、TEM、HRTEM、XRD分析了经不同表面处理的SiC颗粒的表面情况及采用他们制备的复合材料的显微结构与力学性能：在此基础上利用多功能内耗仪分析了12％SiCp／6066A1复合材料动态模量特征和阻尼机制：最后通过考虑界面层厚度和界面结合强度，理论结合实验结果研究分析了

2、界面特征对PRMMCs弹性模量和界面阻尼的影响。主要得到如下结论：(1)利用氧化酸洗并碱洗，得到表面干净、棱角钝化和比表面积大的SiC颗粒；再经热压烧结和热挤压过程，干净和大比表面积的SiC颗粒与基体间原子扩散容易，界面层薄而干净，界面结合强度高，颗粒分布均匀，同时基体晶粒也得到细化；由此制备的复合材料的综合性能最好；(2)求出了6066A1合金和SiCP／6066A1复合材料的阻尼峰的激活能和弛豫时间，分别为1．78eV、9．95x10"”s和1．68eV、1．01×10。4s；SiC颗粒的加入使MMCs的阻尼峰向低温方向漂移了约50℃；高温时的阻尼峰

3、主要是由界面扩散和品界滑移机制引起的；中低温时的阻尼主要归功于位错阻尼；MMCs的动态模量比基体合金软化的慢，是由于加入的SiC颗粒具有良好的高温性能，二者在高温时动态模量的软化速率分别为-0．69"C’1和一1．60℃～：(3)无论增强体中是否计入界面体积，PRMMCs的弹性模量基本随界面层厚度减小而增加，随界面结合强度提高而增加，而界面阻尼则与之相反；当增强体中计入界面体积时，在弱结合时界面厚的界面阻尼高，在强结合时界面厚的界面阻尼低；当增强体中未计入界面体积时，在弱结合时界面薄的弹性模量高，在强结合时界面厚的弹性模量低；(4)兼顾弹性模量和界面阻尼

4、两方面，实验中为提高两者性能可适当提高增加增强体的体积分数，为提高增强体与基体的浸润性时，界面层应尽量控制得比较薄更有利。理论研究为实际制备复合材料时控制界面提供了科学依据。关键词：SiC颗粒表面处理SiCp／6066A1复合材料弹性模量阻尼机制等效模型ResearchofYoung’SModulusandDampingMechanismofSiMajor：MaterialsPhysicsandChemistryAdvisor：Vice—Prof．ChengNanpuAuthor：WangShuibingAbstractTheSiCp／6066A1com

5、positesreinforcedbydifferentsurface．treatedSiCparticIeswerefabricatedbyapowdermetallurgyroute．Themicrostructuresandmechanicalpropertiesofthecompositeswerestudiedbyopticalmicroscopy(OM)，scanningelectronmicroscopy(SEM)，transactionelectronmicroscopy(TEM)，X．rayandtensiletest，respecti

6、vely．Dynamicmodulusanddampingmechanismof12％SiCe／6066AIcompositeswereanalyzedbymultifunctionalintemalfrictionmeasurement(DMA)．Theeffectsofinterracialfeatures，namely,theinterfacialthicknessandbondingstrength，onparticlereinforcedmetalmatrixcompositeswereexploredbytheoreticalmodelcom

7、paredwithexperimentalresults．SomemajorconclusionsCanbedrawn丘Dmtheexperimentalstudiesandthetheoreticalanalysisasfollows：(1)TheSiCparticleswithcleanandcoarsenedsurfacesandbluntedangleswereobtainedbysurfacetreatmenttechniquesofoxidation，aciddippingandalkaliwashing．TheSiC／A1interface

8、sformedbyA1atomsdiffusionintoSiCparticle