(SiC-Si3N4)-2024Al雙連續(xù)復合材料的組織調控與性能優(yōu)化.pdf

1、國內圖書分類號：TB333學校代碼：10213國際圖書分類號：621.791密級：公開工學碩士學位論文工學碩士學位論文(SiCSi3N4)2024Al雙連續(xù)復合材料的組織調控與性能優(yōu)化碩士研究生：田國慶導師：葉楓教授申請學位：工學碩士學科：材料學所在單位：材料科學與工程學院答辯日期：2017年6月授予學位單位：哈爾濱工業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文I摘要本文采用冷凍干燥法制備了多孔SiCSi3N4陶瓷，研究了固相含量及Si3N4含

2、量對多孔陶瓷的顯微組織、孔形貌及力學性能的影響。以多孔SiCSi3N4陶瓷為預制體，采用壓力浸滲法制備了(SiCSi3N4)2024Al雙連續(xù)復合材料，研究了固相含量及Si3N4含量對復合材料的顯微組織及力學性能的影響，分析了界面結合情況。探索了復合材料的時效熱處理工藝，并研究了時效前后復合材料的強度及斷裂韌性的變化。對復合材料的熱膨脹系數(shù)和熱導率進行測試，并且對其進行了理論模型的計算。XRD物相分析表明，多孔SiCSi3N4陶瓷中的α

3、Si3N4全部轉變?yōu)棣耂i3N4，隨著固相含量的增加，密度增加氣孔率下降，通過壓汞測試多孔SiCSi3N4陶瓷的孔徑分布，發(fā)現(xiàn)在漿料固相含量為20%、30%時出現(xiàn)雙峰分布。多孔陶瓷開氣孔率高、氣孔連通性好，最低壓縮強度高于壓力浸滲的壓力，適合作為雙連續(xù)復合材料的預制體。以多孔SiCSi3N4陶瓷為預制體，采用壓力浸滲法制備的(SiCSi3N4)2024Al雙連續(xù)復合材料，物相構成為SiC、βSi3N4和Al。陶瓷相和Al合金呈相交替排列

4、的層狀結構。Si3N4與Al發(fā)生輕微的界面反應，生成AlN，反應層厚大概為20nm～30nm。SiC與Al界面干凈，結合緊密，沒有生成脆性相Al4C3，SiC與Si3N4界面清晰，結合緊密，無反應層。鑄態(tài)下復合材料的硬度和彈性模量隨著增強體含量增加而的提高，斷裂韌性隨著增強體含量的增加而減少。彎曲強度隨著增強相含量的增加而減少，最高彎曲強度為573MPa；抗壓強度最低500MPa，有10%左右的屈服平臺；抗壓強度最高為1136.82MP

5、a。確定最佳時效工藝為175℃時效7h，較2024Al合金提前。時效后的彎曲強度最高達781MPa，最大提高36.3%。斷裂韌性最高值為15.1MPam12，最大提高了約31.3%。采用TEM對時效后的析出相分析，時效前有Cu元素在晶界處偏聚，時效后析出相呈彌散分布狀態(tài)，析出相為θ相（Al2Cu）和S相（Al2CuMg）。雙連續(xù)復合材料相對于顆粒增強型復合材料熱膨脹系數(shù)低，并且隨著增強相的增大而熱膨脹系數(shù)降低。原因是雙連續(xù)復合材料兩相連