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离心铸造法制备Mg_2Si（Si）/Al梯度复合材料及其耐磨性的研究

作　者: 刘雁
导　师: 赵宇光
学　校: 吉林大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: Mg2Si（Si）/Al梯度复合材料 离心铸造 组织形貌 运动状态 干滑动磨损
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 119次
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内容摘要


本文采用离心铸造法成功地制备了Mg2Si(Si)/Al梯度复合材料,分析了过共晶Al-Si合金和Mg2Si/Al梯度复合材料的组织形貌,分析了铸型转速对梯度复合材料组织形貌及第二相分布的影响,通过试验研究了铝基梯度复合材料的干滑动磨损性能。通过实验研究离心铸造条件下,过共晶Al-Si合金和Mg2Si/Al梯度复合材料及其添加合金元素磷变质后的组织形貌,探讨了初生Mg2Si和初生Si的生长机理,分析了不同成分的Mg2Si/Al梯度复合材料的凝固过程,及磷对初生相的变质作用;通过研究铸型转速对Mg2Si/Al梯度复合材料梯度分布的影响,理论分析了第二相颗粒与合金液密度比大于1和小于1两种情况下,第二相颗粒在离心力场中的受力及运动状态,为离心铸造制备功能梯度复合材料提供了理论支持;通过实验研究了过共晶Al-Si合金和Mg2Si/Al梯度复合材料内侧在不同载荷、不同转速情况下的干滑动磨损性能,得出变质的梯度复合材料内层的耐磨性要比没变质的好,而且Mg2Si/Al梯度复合材料的耐磨性要比离心铸造制备的过共晶铝硅合金内侧、HT200的耐磨性好,进而分析了梯度复合材料变质前后的磨损机理,为其实际应用提供了实验依据。

全文目录


提要  4-8
第一章 绪论  8-24
  1.1 功能梯度复合材料的发展  8-9
  1.2 功能梯度复合材料的设计  9
  1.3 功能梯度复合材料的制备  9-15
    1.3.1 粉末冶金  10-11
    1.3.2 自蔓延高温合成  11
    1.3.3 浸渗  11
    1.3.4 等离子喷涂  11-12
    1.3.5 激光熔覆  12-13
    1.3.6 气相沉积法  13-14
    1.3.7 电沉积法  14
    1.3.8 离心铸造法  14-15
  1.4 功能梯度复合材料的性能评价  15-16
  1.5 功能梯度复合材料的应用  16-18
  1.6 功能梯度复合材料发展前景  18-19
  1.7 离心铸造简介  19-22
    1.7.1 离心铸造的主要工艺参数  19-20
    1.7.2 影响第二相质点移动的因素  20-21
    1.7.3 目前存在的主要问题  21
    1.7.4 离心铸造制备功能梯度材料的实验研究  21-22
  1.8 选题意义及研究内容  22-24
    1.8.1 选题意义  22-23
    1.8.2 研究内容  23-24
第二章 实验方法  24-29
  2.1 梯度材料成分的简单设计  24
  2.2 实验用原材料  24-25
  2.3 实验设备  25-26
  2.4 Mg_2Si/Al 梯度复合材料制备及变质工艺  26
    2.4.1 不同成分的梯度复合材料  26
    2.4.2 不同铸型转速制备梯度复合材料  26
  2.5 组织分析与性能测定  26-29
    2.5.1 金相组织观察  26-27
    2.5.2 X 射线衍射分析  27
    2.5.3 扫描电镜和能谱分析  27
    2.5.4 透射电镜分析  27
    2.5.5 干滑动磨损实验  27-29
第三章 不同成分的FGM 组织形貌及磷变质剂的作用  29-48
  3.1 引言  29
  3.2 不同成分复合材料的组织形貌  29-39
    3.2.1 离心力场作用下梯度复合材料的组织分布  29-33
    3.2.2 初生相的生长机理  33-39
  3.3 磷对复合材料组织形貌的影响  39-46
    3.3.1 磷对Al-Si 合金的变质作用  39-42
    3.3.2 磷对(Al-Mg_2Si)-Si 合金的变质作用  42-46
  3.4 本章小结  46-48
第四章 铸型转速对梯度复合材料组织的影响及作用机理  48-60
  4.1 引言  48
  4.2 不同铸型转速对梯度复合材料组织形貌的影响  48-51
  4.3 增强相在离心力场中的径向运动状态  51-59
    4.3.1 增强相密度对其梯度分布的影响  54-57
    4.3.2 铸型转速对增强相梯度分布的影响  57-59
  4.4 本章小结  59-60
第五章 梯度复合材料耐磨性的研究  60-72
  5.1 引言  60-61
  5.2 载荷对磨损的影响  61-66
    5.2.1 Al-20Si、(Al-20Mg_2Si)-9Si 磨损行为  61-63
    5.2.2 Al-25Si、(Al-20Mg_2Si)-14Si 磨损行为  63-64
    5.2.3 梯度复合材料与HT200 的磨损行为  64-66
  5.3 转速对磨损行为的影响  66-70
    5.3.1 梯度复合材料与HT200 磨损行为  66-69
    5.3.2 不同铸型转速制备的梯度复合材料的磨损行为  69-70
  5.4 讨论  70-71
  5.5 本章小结  71-72
第六章 结论  72-73
参考文献  73-79
致谢  79-80
摘要  80-82
Abstract  82-84

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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
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