基于真空低壓浸滲的SiCp-Mg復合材料的熱物理性能研究.pdf

1、學校代碼：10406分類號：TB333學號：100080503013南昌航空大學南昌航空大學碩士學位論文（學位研究生）基于真空低壓浸滲基于真空低壓浸滲的SiCpMSiCpMg復合材料復合材料的熱物理性能研究的熱物理性能研究碩士研究生：陳超導師：徐志鋒教授申請學位級別：碩士學科、專業(yè)：材料加工工程所在單位：航空制造工程學院答辯日期：2013年6月授予學位單位：南昌航空大學I摘要SiCpMg復合材料以其低密度，良好的熱膨脹性能和優(yōu)異的導熱性

2、能等優(yōu)勢，在軍事、航空航天、空間等尖端技術(shù)領(lǐng)域的應用具有強大的競爭力。本文以AZ91D鎂合金和純鎂為基體，分別以顆粒尺寸為39、50、69、98和115μm的碳化硅顆粒為增強相，采用基于陶瓷多孔層覆膜保護鎂熔體的真空低壓浸滲法制備了體積分數(shù)47%的SiCpMg基復合材料；利用OM、XRD及TEM觀察和分析了復合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)，利用熱膨脹儀和激光導熱儀測定了SiCpMg復合材料的熱膨脹系數(shù)和熱導率；結(jié)合現(xiàn)有的理論模型重點討論分析了Si

3、C顆粒尺寸、基體合金和熱處理等對復合材料熱膨脹系數(shù)和熱導率的影響規(guī)律，并初步探討了其作用機制。取得的主要研究結(jié)果如下：采用真空低壓浸滲法成功制備的不同顆粒尺寸、純鎂和AZ91D基復合材料具有顆粒分布均勻，組織致密的結(jié)構(gòu)特征，界面及附近存在十幾到幾百納米的Mg2Zn11及MgO相的輕微界面反應；復合材料的致密度隨顆粒尺寸的增加呈整體降低的趨勢，而T4熱處理則明顯提高了復合材料的致密度，復合材料的密度大致2.382.4gcm3范圍內(nèi)。獲得了

4、顆粒尺寸、基體合金和熱處理等對復合材料熱膨脹系數(shù)的影響規(guī)律，復合材料熱膨脹系數(shù)實際測量值處于Kerner模型與Turner模型理論值之間。其中，SiCpAZ91D復合材料的熱膨脹系數(shù)隨著顆粒尺寸的增大呈現(xiàn)先降低后波動上升的趨勢，其值在12.513.5106K范圍內(nèi)；其主要原因是隨著顆粒尺寸的增大，其彌散分布在基體合金內(nèi)產(chǎn)生的隨動效應呈現(xiàn)逐漸減弱的趨勢；同時，界面面積也是影響復合材料熱膨脹系數(shù)的關(guān)鍵因素，隨顆粒尺寸增大，界面面積減小，其對

5、基體的約束程度減小導致復合材料熱膨脹系數(shù)呈波動上升趨勢。而SiCpAZ91D復合材料較SiCp純鎂復合材料熱膨脹系數(shù)約小1106K，提高了8%左右，增加幅度不大。T4處理后SiCpAZ91D復合材料的熱膨脹系數(shù)曲線與鑄態(tài)時SiCpAZ91D復合材料的熱膨脹系數(shù)曲線趨勢一致，其差值很??；這主要原因是熱處理后熱殘余應力的緩解、位錯密度的減少和Mg2Si相的大量增加提高了熱膨脹性能，但是熱處理后致密度的提高，抑制了復合材料熱膨脹性能，兩者制約