网状(cnts+sicw)_2024al基复合材料的制备与性能研究

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1、硕士学位论文网状(CNTs+SiCw)/2024Al基复合材料的制备与性能研究INVESTIGATIONONPREPARATIONANDPROPERTIESOF2024-ALNETWORKCOMPOSITESREINFORCEDWITHCNTsANDSICw李建新哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：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网状(CNTs+SiCw)/2024Al基复合材料的制备与性能研究硕士研究生：李建新导师：张学习教授申请学位：工学硕士学科：材料学所在单

2、位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG151U.D.C:621.785DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINVESTIGATIONONPREPARATIONANDPROPERTIESOF2024-ALNETWORKCOMPOSITESREINFORCEDWITHCNTsANDSICwCandidate：LiJianxinSupervisor：Prof.ZhangXuexiAcademicDegreeAp

3、pliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsScienceAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要传统的铝基复合材料追求增强体在基体中的均匀分布，破坏了基体的完整性，限制了基体良好塑性的发挥。为解决上述问题，本文设计制备了增

4、强体呈现网状分布的新型复合材料。本文以2024Al粉、CNTs、SiCw为原料，采用热压烧结法制备了增强体呈网状分布的铝基复合材料。选取最优的烧结态复合材料进行了热挤压变形和固溶时效处理，提高材料的致密度和力学性能。利用OM、SEM、XRD、TEM等方法分析了烧结态、挤压态和时效态复合材料的基体组织、增强体的分布状态和界面结合状态；利用拉伸力学性能试验评价了不同状态复合材料的力学性能，并结合断裂形貌和裂纹扩展路径分析网状结构和增强体对复合材料强韧化机制的影响；利用摩擦磨损试验分析常温下不同载荷时不同状态复合材料的磨损率和摩擦

5、系数，揭示磨损特性与载荷和材料状态的关系，结合磨痕表面形貌，解释复合材料的磨损机理。采用混合酸处理得到均匀分散的CNTs，并通过机械搅拌得到了CNTs、SiCw和2024Al粉均匀混合粉料，采用热压烧结的方法得到了不同体积分数的烧结态复合材料。不同体积分数增强体的复合材料组织表明，随着体积分数的增加，网状结构更加明显，但是团聚严重，与基体浸润差。然后对复合材料进行热挤压变形处理，挤压前后组织表明，增强体沿挤压方向定向分布，复合材料缺陷减少，与基体结合性提高，生成了更多的Al4C3。对复合材料进行固溶时效处理表明，基体晶粒得到

6、了细化，生成的CuAl2相大部分在亚晶界周围。室温拉伸实验表明，1%CNTs+5%SiCw体系的烧结态复合材料强度最高，为218MPa。热挤压后复合材料的抗拉强度和延伸率提高到338MPa、6.1%；时效后强度提高到426MPa，延伸率略有降低。高温拉伸实验表明，挤压态和时效态在250℃以前强度降低缓慢，到达300℃时，强度急剧下降，塑性提高；随着温度的升高，时效提高强度的效果变差。摩擦磨损实验表明，烧结态材料在室温不同载荷下（2、4、8、12N）的磨损率低于烧结态2024Al合金。挤压态与烧结态相比，磨损率降低，摩擦系数升

7、高，12N载荷下没有转变为严重的粘着磨损。时效后复合材料的磨损率进一步降低。关键词：铝基复合材料；碳纳米管；网状结构；力学性能；摩擦磨损性能-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractConventionalaluminummatrixcompositesareusuallyfabricatedwithhomogeneousdistributionofreinforcementsinthematrix.Thisstructuredoesnotdisplaythebestductilitybecausetheinteg

8、rityofthematrixiscompromised.Tosolvethisproblem,anewstructuralmaterialwithnetworkdistributionwasdesignedandprepared.Inthispaper,CNTsandSiCwwithne