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粉末冶金制备大块Al基非晶合金及其力学性能研究

作　者: 曹帅
导　师: 沈军
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝基非晶合金高能球磨放电等离子烧结致密化
分类号: TF125.22
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文以玻璃形成能力较弱的Al-Ni-Ce合金为研究对象,采用粉末冶金法成功制备了块体合金材料。研究了雾化态粉末的物相结构、显微组织和热性能,阐述了粉末粒径对合金粉末微观组织结构的影响规律:雾化粉末颗粒尺寸越大,晶态相体积分数越高且晶体相尺寸也越粗大,粒径小于10μm的合金颗粒基本为完全非晶相结构。针对雾化态合金粉末,采用球磨法制备了非晶态合金粉末。通过表征球磨过程中Al-Ni-Ce合金粉末的宏观形貌、显微组织变化、物相结构和热稳定性能,分析球磨工艺参数对于合金粉末发生非晶相变的影响。采用间歇式的球磨方式、转速400r/min、球料比10:1、氩气保护环境下,有效球磨时间20小时可以制备出完全非晶态的Al-Ni-Ce合金粉末。在其它工艺参数相同的情况下,较大的球磨转速不利于非晶相的形成。球磨过程中,合金粉末在外来机械力的作用下产生变形和缺陷,首先由表面完成非晶相转变,然后,这些非晶相破碎脱落、焊合,露出新的颗粒表面,如此反复地完成相转变,直到粉末颗粒完全转变为非晶态。在不同的温度下对高能球磨制备的Al-Ni-Ce非晶合金粉末进行放电等离子烧结,考察块体合金的致密度、物相结构、显微组织、力学性能变化,以及烧结过程中的致密化机理。随着烧结温度的升高,块体合金的力学性能也升高。在过冷液相温度区间烧结时,块体合金的压缩强度达到最大值950MPa,显微硬度374Hv。非晶相的粘滞流动和晶化是致密化过程中互相竞争的两个影响因素,Al-Ni-Ce非晶合金粉末的最佳烧结温度范围:过冷液相温度区间563K~583K。研究了合金初始粉末形貌对烧结合金粉末致密化的影响,结果表明,初始球形合金粉末的致密化程度显著高于球磨态的不规则合金粉末颗粒。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 课题研究的目的及其意义  9-10
  1.2 非晶态合金发展概述  10-11
  1.3 铝基非晶合金的发展  11-13
  1.4 铝基非晶的性能  13-14
    1.4.1 拉伸强度  13
    1.4.2 延伸率  13
    1.4.3 显微硬度  13
    1.4.4 弹性模量  13-14
    1.4.5 其它性能  14
  1.5 非晶和纳米晶铝基合金的制备工艺  14-15
  1.6 非晶合金粉末的制备及其固结成型  15-17
    1.6.1 粉末的制备  15-16
    1.6.2 粉末的固结成型  16-17
  1.7 课题研究的主要内容  17-18
第2章实验方法及其原理设备  18-27
  2.1 机械球磨法原理及其工艺参数选择  18-21
    2.1.1 机械球磨法制备非晶合金粉末的原理  18-20
    2.1.2 球磨工艺参数的选择  20-21
  2.2 放电等离子烧结原理、工艺参数及其特点  21-23
  2.3 实验方法及测试方法  23-27
    2.3.1 实验方法  23-25
    2.3.2 实验分析方法  25-27
第3章 Al-Ni-Ce非晶合金粉末的制备  27-45
  3.1 前言  27
  3.2 初始Al-Ni-Ce合金粉末的表征  27-33
    3.2.1 粒度分析  27-28
    3.2.2 热性能分析  28-29
    3.2.3 合金粉末的形貌、显微结构分析  29-31
    3.2.4 雾化Al-Ni-Ce合金粉末物相分析  31-32
    3.2.5 粉末的纳米压痕—硬度分析  32-33
  3.3 Al-Ni-Ce非晶合金粉末的制备及其机理  33-43
    3.3.1 Al-Ni-Ce非晶合金粉末的制备与表征  33-40
    3.3.2 球磨非晶化机理  40-43
  3.4 本章小结  43-45
第4章放电等离子烧结制备块体非晶合金  45-61
  4.1 前言  45
  4.2 烧结实验结果与讨论  45
  4.3 实验结果与分析  45-55
    4.3.1 宏观形貌  45-46
    4.3.2 密度分析  46-48
    4.3.3 烧结块体物相分析  48-49
    4.3.4 热分析  49
    4.3.5 显微组织分析  49-53
    4.3.6 硬度以及抗拉强度分析  53-55
  4.4 粉末固结的致密化机理  55-60
    4.4.1 初始粉末形貌对固结块体致密度的影响  56-60
  4.5 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-67
致谢  67

粉末冶金制备大块Al基非晶合金及其力学性能研究

内容摘要

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