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(xiàn)查閱報告： [1] 武濤，柴東朗，宋余九．粉末冶金制備顆粒增強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(xì)研究發(fā)掘、認(rèn)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(qiáng)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(qiáng)體相互取長補(bǔ)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(qiáng)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(qiáng)MMC的工藝，隨著粉末冶金技術(shù)的進(jìn)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(qiáng)、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(qiáng)體與基體綜合理論的進(jìn)一步研究，成本更低的增強(qiáng)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(jìn)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(jì)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(jī)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(jìn)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(jī)的零、部件，超高速飛行器的翼、殼體，發(fā)動機(jī)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(jìn)一步對制備出的Al2O3鋁基復(fù)合材料進(jìn)行性能測試，觀察是否達(dá)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(jī)等進(jìn)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(qiáng)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(xiàn)，前期準(zhǔn)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(jìn)行燒結(jié)，利用粉末間原子擴(kuò)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)體材料顆粒進(jìn)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(yuǎn)低于鋁合金熔點的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，并且增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?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(jī)，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(qiáng)度，抗拉強(qiáng)度，伸長率，硬度等進(jìn)行測試；利用TEM、SEM、XRD等對其組織結(jié)構(gòu)進(jìn)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(jìn)行研究與改進(jìn)，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(qiáng)體顆粒制備鋁基復(fù)合材料，并通過試驗儀測試從而進(jìn)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(jī)理，在豐富學(xué)術(shù)理論上有很重要的意義。 7. 研究進(jìn)度安排 2014. 02—2014.03上旬：查閱文獻(xiàn)，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(zhǔn)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(xiàn)，對課題的目的與任務(wù)認(rèn)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：