学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

搅拌摩擦加工制备n-Al_2O_3/CNTs混杂镁基复合材料

作　者: 杨真
导　师: 卢德宏
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 镁基复合材料 混杂增强 搅拌摩擦加工 磨损量 磨损机理 机械混合层
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


镁基合金因其力学性能的局限性使其向镁基复合材料的方向发展。近年来由搅拌摩擦焊发展而来的搅拌摩擦加工技术越来越受广大研究学者的关注。搅拌摩擦加工技术具有独特的优势：其固相加工过程可以明显降低金属孔洞的产生,且组织结构致密、晶粒可较大限度的被细化。因此利用搅拌摩擦加工方法制备镁基复合材料具有重要的研究意义。此外增强复合材料增强体的选择也渐渐由微米级转到纳米级,单一增强的局限性使更多的学者开始向混杂增强复合材料拓展研究。基于此,本论文使用搅拌摩擦加工技术制备n-Al2O3/CNTs混杂增强AZ31镁基复合材料。本论文主要研究搅拌摩擦加工、.纳米氧化铝的含量、碳纳米管含量及载荷对复合材料组织和性能的影响,并对其摩擦磨损特性、磨损机理以及混杂效应进行详尽的分析阐述。由此得到了以下结论。最佳搅拌工艺参数为转速1050r/min,进刀速度33.4mm/min,搅拌道次为4道。经过FSP加工制备的复合材料无明显的缺陷。增强物均匀分布在基体上,没有明显的成堆聚集现象,与基体结合良好。研究发现：经过FSP加工后的AZ31镁合金的耐磨性较未经过FSP加工后的AZ31镁合金的耐磨性稍微有所提高。对于二种单一增强镁基复合材料,CNTs单一增强的镁基复合材料的耐磨性比n-Al2O3单一增加的镁基复合材料的耐磨性要好。混杂增强的复合材料的耐磨性较单一增强复合材料的耐磨性要好得多。在0.65MPa-1.3MPa下,随着n-Al2O3含量的增加,材料的磨损量变化幅度都很平缓。即低载下,n-Al2O3添加质量分数的提高,对于混杂复合材料的耐磨性影响不大。而在1.95MPa-3.25MPa下,复合材料的磨损量随添加n-Al2O3质量分数的增加变化较大,且有较大幅度的增减现象,当n-Al2O3相对添加质量分数为30%与CNTs相对添加质量分数为70%混杂增强时,混杂强化效应达到最佳,复合材料的耐磨性最好。复合材料的磨损损失质量呈现不同的阶段,初步分析表明是由于不同的磨损机理引起的。在低载荷情况下,磨损表面比较平整且没有明显的梨沟,磨屑细小,对其亚表层进行能谱分析,发现由Mg, Al、Cr、Fe等元素氧化物组成的机械混合层,此时的磨损机理为氧化磨损。随着载荷增加,转移层消失,磨损表面出现宽而深的犁沟,同时磨面发亮,磨粒磨损为这一阶段主要磨损机制。在高载荷情况下,混杂复合材料的主要磨损机理是机械混合层的剥层磨损。磨面局部区域出现黑膜,同时随着载荷的增加,黑膜不断增加。机械混合层的存在对于复合材料的耐磨性有一定影响。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-28
  1.1 镁基合金及其复合材料  10-16
    1.1.1 镁基合金及其复合材料简介  10-12
    1.1.2 镁基合金的力学性能及工业应用  12-13
    1.1.3 镁基复合材料的力学性能及研究趋势  13-16
  1.2 混杂增强复合材料  16-21
    1.2.1 混杂增强复合材料简介  16-17
    1.2.2 混杂增强复合材料的研究现状及纳米相混杂增强存在的问题  17-19
    1.2.3 混杂增强复合材料的制备方法  19-21
  1.3 搅拌摩擦加工  21-24
    1.3.1 搅拌摩擦加工及优势  21-23
    1.3.2 搅拌摩擦加工制备复合材料的研究现状  23-24
  1.4 影响复合材料耐磨性的因素  24-26
  1.5 本论文的研究意义及研究内容  26-28
    1.5.1 研究意义  26-27
    1.5.2 研究内容  27-28
第二章 研究方法  28-38
  2.1 复合材料制备试验  28-33
    2.1.1 试验装置  28-29
    2.1.2 试验材料  29-31
    2.1.3 复合材料制备过程  31-32
    2.1.4 搅拌摩擦加工工艺参数的影响试验  32-33
  2.2 复合材料的金相试验与硬度试验  33-34
  2.3 复合材料的摩擦磨损试验  34-38
    2.3.1 试验装置  34
    2.3.2 试验过程  34-38
第三章 混杂镁基复合材料的显微组织和硬度  38-46
  3.1 制备复合材料的工艺参数的确立  38-42
  3.2 复合材料的显微组织  42-44
    3.2.1 工艺参数对基体材料显微组织的影响  42-43
    3.2.2 复合材料的显微组织  43-44
  3.3 基体与复合材料的硬度  44-46
第四章 混杂镁基复合材料的摩擦磨损性能  46-58
  4.1 摩擦磨损试验结果及讨论  46-51
    4.1.1 搅拌摩擦加工对AZ31摩擦磨损性能的影响  46-47
    4.1.2 碳纳米管和纳米氧化铝的含量对复合材料摩擦磨损性能的影响  47-49
    4.1.3 载荷对复合材料摩擦磨损性能的影响  49-51
  4.2 复合材料磨损表面形貌观察及分析  51-54
  4.3 复合材料磨损亚表层形貌观察及分析  54-55
  4.4 复合材料磨损机理  55-58
第五章 结论及进一步研究方向  58-60
  5.1 结论  58-59
  5.2 进一步研究方向  59-60
致谢  60-62
参考文献  62-68
附录  68

相似论文

  1. (ZrB2-ZrO2)/BN复合材料的反应热压烧结及其力学性能,TB332
  2. 面向大批量生产的刀具磨损在线识别技术研究,TG71
  3. Mg-Zn-（β-TCP）复合材料生物相容性评价,R318.08
  4. 铜阳极板铣削刀具磨损原因分析及刀具耐用度的确定,TG54
  5. 氧化性湿热气氛环境中钢/铜摩擦副摩擦学性能研究,TG115.58
  6. 硼掺杂碳纳米管增强镁基复合材料的制备及力学性能,TB333
  7. 关节轴承衬垫材料的摩擦学性能研究,TB302.3
  8. 粉末挤压法制备SiC颗粒增强镁基复合材料的研究,TB331
  9. 原位自生MgO/Mg复合材料的制备与性能研究,TB331
  10. 轮胎磨损与车轮定位关系研究和探讨,U463.341
  11. TB880E型掘进机刀具更换周期研究,U455.31
  12. 牵引火炮关键部件磨损及故障诊断专家系统设计,TJ303
  13. 搅拌摩擦加工AZ31镁合金的组织演变机理与力学行为研究,TG146.22
  14. TiAlZr钛合金及其TiAlN涂层滑移区高温微动磨损行为研究,TG115.58
  15. 陶瓷刀具干切削奥氏体不锈钢时的切削性能研究,TG501
  16. Mg_2B_2O_5w/AZ91D镁基复合材料及其阳极氧化膜的耐蚀性研究,TB331
  17. 基于逆向工程技术的汽车磨损零件原形反求,U472
  18. SiC_p/Mg复合材料触变成形及数值模拟研究,TB331
  19. 海水润滑赛龙轴承摩擦实验研究与润滑机理分析,TH117.2
  20. 搅拌摩擦加工对镁合金组织与性能的影响,TG453.9

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 金属复合材料
© 2012 www.xueweilunwen.com