纳米al2o3颗粒增强铝基复合材料力学性能研究.pdf

分类号: 单位代码:10110
学号:s20080156

纳米
中北大学
A
l
2
O
3 颗粒增强铝基复合材料力学性能的研究硕士学位论文

纳米 Al2O3 颗粒增强铝基复合材料力
学性能的研究





李鸿杰
硕士研究生李鸿杰
中北大学
指导教师张星教授
学科专业材料科学



2011 年 6 月日

1
图书分类号_____ 密级非密
UDC 注 1_______________________________________________________________



硕士学位论文
纳米 Al2O3 颗粒增强铝基复合材料力
学性能的研究

李鸿杰

(作者姓名)

指导教师(姓名、职称) 张星教授
申请学位级别硕士
专业名称材料科学
论文提交日期___2011_____年__4____月_20_ _日
论文答辩日期___2011_____年___6___月___3___日
学位授予日期_______ _年____ __月_____ _日
论文评阅人__张代东副教授方敏副教授____
答辩委员会主席_ 刘建生教授__________

2011 年 6 月日
注 1:注明《国际十进分类法 UDC》的分类

2
原创性声明
本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在指导教师的指导下,独
立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含
其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡
献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人
承担。

论文作者签名: 日期:

关于学位论文使用权的说明

本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定,其中包括:
①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件;②学校可
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后遵守此规定)。

签名: 日期:
导师签名: 日期:

3
纳米 Al2O3 颗粒增强铝基复合材料力学性能的研究
摘要
采用 Gleeble-1500b 热模拟机,研究了 Al2O3 颗粒增强铝基复合材料的高温流变行
为。使用现代冶金分析、硬度测试、拉伸实验、磨损试验等研究了不同热处理条件下变
形态纳米 Al2O3 颗粒增强铝基复合材料的力学性能。结果表明:
(1)Al2O3颗粒增强铝基复合材料在热挤压过程中,当变形速率一定时流变应力随
变形温度的升高而降低;当变形温度一定时流变应力随变形速率的增加而提高,属于正
应变速率敏感材料。流变应力和变形速率之间呈指数关系,说明Al2O3颗粒增强铝基复
合材料的热压缩变形受热激活能的控制。
(2)在变形温度为320~440℃、应变速率为10-2~1 S-1条件下的热挤压过程中,复
合材料的晶粒度大小的变化是:随着变形速率的增加呈减小趋势;随着变形温度的提高
总体上是增大的。但在变形温度为480℃时组织中发生了明显的动态再结晶,并且在此
-1
温度下当ε& =1 S 时复合材料出现严重的沿晶断裂。
(3)根据Sellars和Tegart建立的关系式,计算得出Al2O3颗粒增强铝基复合材料的本
构方程为:
12 5
ε& =×10 [sinh()] exp(-×10 /RT)
(4)变形和热处理工艺的结合可以有效提高Al2O3颗粒增强铝基复合材料的硬度和
耐磨性;尤其是在510℃×3h固溶+120℃×24h时效状态下复合材料的耐磨性最好。但是,
对强度和塑性的作用正好相反。
(5)纳米 Al2O3 颗粒增强铝基复合材料在热处理前后,表现出不同的拉伸断裂机制。
热处理前,其断裂方式为韧性断裂。但在热处理状态下,Al2O3 颗粒增强铝基复合材料
断裂方式为脆性断裂。

关键词:纳米 Al2O3 颗粒,流变应力,热处理,耐磨性,拉伸性能

I
4
Study of the Performance of Al2O3 Nanoparticle Reinforced Aluminum
Alloy posites
Abstract