SiCp/Al FGM的制备及力学性能研究

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由于功能梯度材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐高压、高韧性、低膨胀性和尺寸稳定性等优点,在航空航天、能源、海洋工程、生物、电磁、核工程等领域有广泛的应用前景,目前其制备方法及力学性能是国内外学者研究的重要课题。本文在总结传统制备工艺的基础上,改进了粉末冶金法,用一次热压成型工艺制备了增强体尺寸分别为5、7、10微米的SiCp/Al功能梯度复合材料,并对微观组织、密度、压缩性能及拉伸性能进行了研究。主要研究结论如下:   1、用一次真空热压粉末冶金法制备出了性能良好,增强体尺寸分别为5、7、10微米的SiCp/AlFGM。此方法工艺流程简单,对设备条件要求不高,易于实现,减少二次加工的成本,适于批量生产。分别对功能梯度复合材料的微观组织、密度、拉伸性能、压缩性能进行了测试研究。   2、通过粉末冶金法制备的SiCp/Al FGM的坯料均匀性、致密性较好,层与层之间结合良好,这说明层与层之间直接进行铺粉可以克服用扩散焊制备时层与层之间结合的问题。   3、实验所制备的不同尺寸增强体的SiCp/Al FGM均具有良好的微观组织。基体处于微熔状态,基体与增强体结合紧密,没有明显的裂纹和孔洞。不同比例增强体各相邻两层结合良好,没有明显裂纹现象。从微观组织形貌可以看出,实验所采用的温度、压力适度,试验工艺可行。   4、对不同尺寸增强体的SiCp/Al FGM的压缩性能进行了测试。实验发现,同等实验环境下,5μm SiCp/Al FGM压缩性能最好。将模拟的理论结果与实验结果相比较,两者吻合较好,这为以后更深入研究奠定了基础,也为工厂批量生产提供了指导作用。   5、对不同尺寸增强体的SiCp/Al FGM的拉伸性能进行了测试,实验结果发现:5μmSiCp/AlFGM的拉伸性能较好。数值模拟得到的结果与实验得到的结果基本一致,这说明了理论建模的正确性,也为以后试样性能检测提供了依据。
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