粉末冶金法制備Al2O3鋁基復(fù)合材料-開題報告.doc
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煙臺大學(xué)環(huán)境與材料工程學(xué)院 畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告書 選 題 題 目粉末冶金法制備Al2O3/鋁基復(fù)合材料 學(xué) 生 姓 名 導(dǎo)師姓名 職稱 入 學(xué) 年 月 年9月 所 屬 院 (系) 環(huán)境與材料工程學(xué)院 專 業(yè) 材料科學(xué)工與程 研 究 方 向 材料檢測 選題報告時間: 年 01 月 04 日 畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告書 一、文獻查閱報告: [1] 武濤,柴東朗,宋余九.粉末冶金制備顆粒增強5052鋁基復(fù)合材料的壓力加工工藝研究[J].工藝技術(shù),2005,6:65—6 [2]王慶平,陸向陽.粉末冶金法制備粉煤灰/鋁基復(fù)合材料的研究[J].材料熱處理,2007,36(4) [3] 新型粉末冶金工藝制備7-TiAI基合金.徐磊,崔玉友,楊銳(中國科學(xué)院金屬研究所,遼寧沈陽110 [4] 王雙喜,劉雪敬,孫家森.鋁基復(fù)合材料的制備工藝. 熱加工工藝,2006 [5] 張大童,李元元,龍雁.鋁基復(fù)合材料研究進展[]].輕合金加工技術(shù),2000(1):5-10. [6] 粉末冶金金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 鄧陳虹,葛啟錄,范愛琴(粉末冶金工業(yè) 2011,2 第21卷第一期) [7] 粉末冶金法制備納米碳管/鋁復(fù)合材料的力學(xué)性能 姜金龍1’2, 趙少俊1, 楊 華1, 李維學(xué)1 (1.蘭州理工大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用物理系,甘肅蘭州7300 [8] 新型粉末冶金工藝制備7-TiAI基合金.徐磊,崔玉友,楊銳(中國科學(xué)院金屬研究所,遼寧沈陽110 [9] 張發(fā)云,閆洪,周天瑞,等.金屬基復(fù)合材料制備工藝的研究進展【J】.鍛壓技術(shù),2006,(6):100-104 [10] 尚俊玲.粉末冶金制備鋁及其復(fù)合材料的組織與性能.輕合金加工.2007.35(72) [11]卜金緯.黃根良.粉末冶金高鋁鋅基合金的制備與性能[J】.鑄 造技術(shù),2009,30(10):1334-1337 [12] 鄧陳虹,葛啟錄.粉末冶金金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.粉末冶金工業(yè).2011.21(1) [13] 趙鴿,李鵬飛,冀國俊.粉末冶金法制備A1203 陶瓷顆粒增強銅基復(fù)合材料的研究* [14] 鐘濤生,鄒偉,付求涯,等.用粉末冶金法制備Cf-Al復(fù)合材料研究,熱處理,2009.24(6) [15] 丁義超,王一三,王靜,等.粉末冶金合成Vc鐵基復(fù)合材料的耐磨性研究[J].熱加工工藝,2007,36(14):15-17 [16] Damping capacity of high strength-damping aluminum alloys prepared by rapid solidification and powder metallurgy process LI Guo.con91,MA Yuel,HE Xiao.1ei2,LI Wei2,LI Pei-yo [17] Mechanical properties of Al-based metal matrix composities reinforced with Zr-based glassy particles produced by powder metallurgy. S.Scudino,G.Liu,K.G.Prashanth [20] wang J,F(xiàn)u sJ.Fe.Ti.c composite Produced by self-Propagating High Temperature Synthesis[J].Powd Metallurgy,2008,51 [21] Karlsohn M,weber S,Alavi Zaree SR,et a1.Manu—facturing, Microstructure and Wear Resistance of No—vel Hot Extruded Fe Based Metal Matrix Compostites[J].Powder metallurgy,2008,5 [22] wang J,F(xiàn)u sJ.Fe.Ti.c composite Produced by self-Propagating High Temperature Synthesis[J].Powd Metallurgy,2008,51 2、 開題報告 1 課程題目:粉末冶金法制備Al2O3 /鋁基復(fù)合材料 課題來源:由于指導(dǎo)老師對金屬材料研究頗深,經(jīng)老師仔細研究發(fā)掘、認真推敲后,根據(jù)現(xiàn)實情況給出的課題組。 2、 課題研究的目的、意義 金屬基復(fù)合材料(Metal matrix composites,MMC)是以金屬或合金為集體,以顆粒、晶須或纖維為增強體復(fù)合而成的材料,通過合理的設(shè)計可實現(xiàn)良好的復(fù)合效應(yīng),使基體與增強體相互取長補短,發(fā)揮各自的性能及工藝優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的金屬材料相比,MMC具有更高的比強度、比模量,耐熱性能好,熱膨脹系數(shù)低,尺寸穩(wěn)定性高;與陶瓷材料相比,MMC的塑性、韌性、二次加工成型性要優(yōu)越的多。 粉末冶金法(P/M)是最早開發(fā)用于制備顆粒增強MMC的工藝,隨著粉末冶金技術(shù)的進一步完善,此方法金屬基復(fù)合材料制備工藝,由于其具有能制備高性能材料和可直接形成高質(zhì)量、形狀復(fù)雜的零件的優(yōu)點,所以是一種高效、節(jié)能、低耗的金屬復(fù)合材料制造技術(shù)。和其他金屬材料相比,鋁基復(fù)合材料的性能特點是輕質(zhì)、高強、高韌性、熱導(dǎo)性好、適用的制備方法很多、工藝靈活性大、易于塑性加工、制造成本低,因此研究最為廣泛和深入,制造技術(shù)也較為成熟。 鋁基復(fù)合材料具有很多優(yōu)異的性能,本實驗主要針對粉末冶金法制備Al2O3/鋁基復(fù)合材料。鋁基復(fù)合材料目前主要應(yīng)用在航空航天、汽車、軍事等方面,在普通工業(yè)和軍用領(lǐng)域應(yīng)用較少,最主要原因是制造成本高。隨著增強體與基體綜合理論的進一步研究,成本更低的增強體和制備工藝的不斷開發(fā),加上廢品回收再利用等,鋁基復(fù)合材料在保持優(yōu)越性能的同時,成本將更加低廉,其應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V。 本課題擬通過采用粉末冶金的方法制備Al2O3鋁基復(fù)合材料,闡明影響復(fù)合材料生產(chǎn)工藝的影響因素,并對其顯微組織及性能進行研究。 3、 粉末冶金制備Al2O3 /鋁基復(fù)合材料研究現(xiàn)狀 20世紀30年代,旋渦研磨鐵粉和碳還原鐵粉問世后,用粉末冶金法制造鐵基機械零件獲得了很快的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)后,粉末冶金技術(shù)發(fā)展迅速,新的生產(chǎn)工藝和技術(shù)裝備、新的材料和制品不斷出現(xiàn),開拓出一些能制造特殊材料的領(lǐng)域,成為現(xiàn)代工業(yè)中的重要組成部分。 目前,由于航天航空事業(yè)的發(fā)展,極大地推動了該性能鋁基復(fù)合材料制備工藝和理論研究的迅速發(fā)展,粉末冶金鋁基金屬復(fù)合材料由于具有一系列優(yōu)異的力學(xué)性能和物理性能而受到廣泛關(guān)注。 粉末冶金鋁基復(fù)合材料是金屬基復(fù)合材料發(fā)展和研究的主流,應(yīng)用潛力很大,并且已經(jīng)有部分鋁基復(fù)合材料進入了商業(yè)化應(yīng)用階段,但因其價格較貴而主要應(yīng)用于航空航天等高科技領(lǐng)域。比如,通過粉末冶金制備的TiAl基合金板材通過超塑性成形,可用于制備航空航天發(fā)動機的零、部件,超高速飛行器的翼、殼體,發(fā)動機的渦輪葉片和導(dǎo)彈尾翼等。 4.研究內(nèi)容、擬解決的關(guān)鍵問題 4.1.基本內(nèi)容: 通過查閱資料掌握Al2O3鋁基復(fù)合材料的制備方法,根據(jù)學(xué)校實驗的具體情況采取實際可行的制備方法,制定實驗方案。制備出Al2O3鋁基復(fù)合材料。進一步對制備出的Al2O3鋁基復(fù)合材料進行性能測試,觀察是否達到預(yù)期效果。主要內(nèi)容如下: 查找資料(學(xué)習(xí)研究粉末冶金法制備鋁基復(fù)合材料的原理和方法); 制備合金(固液混合鑄造和球磨燒結(jié)法); 性能探究(利用萬能試驗機等進行測試); 顯微組織(金相制備,電鏡觀察); 數(shù)據(jù)處理(借助excel,origin等軟件); 分析總結(jié),發(fā)表論文。 4.2擬解決的關(guān)鍵問題: (1)如何提高Al2O3鋁基復(fù)合材料的性能; (2)解決增強體與基體的匹配度問題和顆粒的分布不均勻情況; (3)改善并優(yōu)化制備工藝; 5.擬采取的研究方法 5.1、實驗思路: 查找文獻,前期準備 設(shè)計實驗預(yù)案 實驗制備鋁基復(fù)合材料 性能探究 數(shù)據(jù)處理,分析總結(jié) 撰寫論文 5.2探究方法: (一) 將金屬或非金屬粉末混合后壓成型,并在低于金屬熔點的溫度下進行燒結(jié),利用粉末間原子擴散來使其結(jié)合的工藝。其工藝過程為粉末篩分、粉末與增強體混合、壓制成型、高溫除氣、熱壓等靜壓致密化、二次加工(擠壓、鍛造、軋制、超塑成形等)。 需要考慮的影響因素有基體、增強體材料的選擇、粉末處理、粉末固結(jié)、坯錠二次加工和后續(xù)處理過程等。 (二)將純鋁粉末和增強體材料顆粒進行球磨混合,在一定的壓力和溫度條件下壓制燒結(jié)成型(比如感應(yīng)加熱、電阻爐燒結(jié)等),其工藝過程為混合、壓實、燒結(jié)、凝固4 個步驟,其優(yōu)點是復(fù)合溫度低,可以在遠低于鋁合金熔點的溫度下進行燒結(jié),并且增強相的體積分數(shù)可任意調(diào)節(jié)。 影響球磨燒結(jié)的因素有:球磨工藝(時間,速度等),燒結(jié)工藝(溫度,燒結(jié)時間等)。采用合適的工藝,可以制得性能較好的合金。 (三)利用萬能試驗機,硬度儀等對所制備的粉末冶金鋁基復(fù)合材料樣品的屈服強度,抗拉強度,伸長率,硬度等進行測試;利用TEM、SEM、XRD等對其組織結(jié)構(gòu)進行分析表征。 6.預(yù)計的研究成果 ( 1)、通過粉末冶金法制備鋁基復(fù)合材料,對粉末冶金的制備工藝進行研究與改進,從而得到最佳的制備工藝。探索粉末冶金法的縮短制造周期、降低制造成本的新方法。 (2)、通過添加不同的增強體顆粒制備鋁基復(fù)合材料,并通過試驗儀測試從而進行性能比較,研究復(fù)合材料的組織與性能之間的關(guān)系,可以探尋其微觀機理,在豐富學(xué)術(shù)理論上有很重要的意義。 7. 研究進度安排 2014. 02—2014.03上旬:查閱文獻,學(xué)習(xí)課題內(nèi)容,確立試驗方法; 2014. 03—2014.04中旬:開始實驗,用粉末冶金法制備出Al2O3的樣品; 2014. 04—2014.05上旬:探究所獲試樣拉伸性能和微觀組織 2014. 05—2014.05中旬:數(shù)據(jù)分析,總結(jié),撰寫論文 2014. 05—2014.05下旬:整理論文,準備答辯。 三、指導(dǎo)教師對開題報告的意見: 該生實驗前查閱大量資料與文獻,對課題的目的與任務(wù)認識充沛。了解了國內(nèi)外與此課題研究相關(guān)的項目,具備開題資格。 指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日 四、考核小組對開題報告的評語及對選題的意見 選題報告考查成績:(記優(yōu)、良、中、及格、不及格) 考核小組組長簽名: 年 月 日 六、院(系)學(xué)位評定分委員會審查意見: 院(系)分委員會主席簽字: 年 月 日 七、學(xué)院(系)備案時間: 年 月 日 學(xué)院教務(wù)辦:- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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