粉末冶金法制備Al2O3鋁基復合材料-開題報告.doc

煙臺大學環(huán)境與材料工程學院畢業(yè)論文（設計）開題報告書選 題 題 目粉末冶金法制備Al2O3/鋁基復合材料學 生 姓 名 導師姓名 職稱 入 學 年 月 年9月 所 屬 院 （系） 環(huán)境與材料工程學院 專 業(yè) 材料科學工與程 研 究 方 向 材料檢測 選題報告時間： 年 01 月 04 日畢業(yè)論文（設計）開題報告書一、文獻查閱報告：1 武濤，柴東朗，宋余九粉末冶金制備顆粒增強5052鋁基復合材料的壓力加工工藝研究J工藝技術，2005，6：6562王慶平，陸向陽粉末冶金法制備粉煤灰鋁基復合材料的研究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(中國科學院金屬研究所，遼寧沈陽1104 王雙喜，劉雪敬，孫家森.鋁基復合材料的制備工藝. 熱加工工藝，20065 張大童，李元元，龍雁.鋁基復合材料研究進展.輕合金加工技術，2000(1):5-10. 6 粉末冶金金屬基復合材料的研究現(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合材料的力學性能 姜金龍12， 趙少俊1， 楊 華1， 李維學1 (1蘭州理工大學理學院應用物理系，甘肅蘭州73008 新型粉末冶金工藝制備7-TiAI基合金.徐磊，崔玉友，楊銳(中國科學院金屬研究所，遼寧沈陽1109 張發(fā)云，閆洪，周天瑞，等.金屬基復合材料制備工藝的研究進展【J】.鍛壓技術，2006，（6）：100-10410 尚俊玲.粉末冶金制備鋁及其復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，2009，30(10)：1334-133712 鄧陳虹，葛啟錄.粉末冶金金屬基復合材料的研究現(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 陶瓷顆粒增強銅基復合材料的研究*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鐵基復合材料的耐磨性研究J熱加工工藝，2007，36(14)：15-1716 Damping capacity of high strength-damping aluminum alloys prepared by rapid solidification and powder metallurgy process LI Guocon91，MA Yuel，HE Xiao1ei2，LI Wei2，LI Pei-yo17 Mechanical properties of Al-based metal matrix composities reinforced with Zr-based glassy particles produced by powder metallurgy. S.Scudino,G.Liu,K.G.Prashanth20 wang J，F(xiàn)u sJFeTic composite Produced by self-Propagating High Temperature SynthesisJPowd Metallurgy，2008，5121 Karlsohn M，weber S，Alavi Zaree SR，et a1Manufacturing， Microstructure and Wear Resistance of Novel Hot Extruded Fe Based Metal Matrix CompostitesJPowder metallurgy，2008，522 wang J，F(xiàn)u sJFeTic composite Produced by self-Propagating High Temperature SynthesisJPowd Metallurgy，2008，512、 開題報告 1 課程題目：粉末冶金法制備Al2O3 /鋁基復合材料 課題來源：由于指導老師對金屬材料研究頗深，經(jīng)老師仔細研究發(fā)掘、認真推敲后，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、晶須或纖維為增強體復合而成的材料，通過合理的設計可實現(xiàn)良好的復合效應，使基體與增強體相互取長補短，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MMC的工藝，隨著粉末冶金技術的進一步完善，此方法金屬基復合材料制備工藝，由于其具有能制備高性能材料和可直接形成高質量、形狀復雜的零件的優(yōu)點，所以是一種高效、節(jié)能、低耗的金屬復合材料制造技術。和其他金屬材料相比，鋁基復合材料的性能特點是輕質、高強、高韌性、熱導性好、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，制造技術也較為成熟。鋁基復合材料具有很多優(yōu)異的性能，本實驗主要針對粉末冶金法制備Al2O3/鋁基復合材料。鋁基復合材料目前主要應用在航空航天、汽車、軍事等方面，在普通工業(yè)和軍用領域應用較少，最主要原因是制造成本高。隨著增強體與基體綜合理論的進一步研究，成本更低的增強體和制備工藝的不斷開發(fā)，加上廢品回收再利用等，鋁基復合材料在保持優(yōu)越性能的同時，成本將更加低廉，其應用領域將越來越廣。本課題擬通過采用粉末冶金的方法制備Al2O3鋁基復合材料，闡明影響復合材料生產(chǎn)工藝的影響因素，并對其顯微組織及性能進行研究。3、 粉末冶金制備Al2O3 /鋁基復合材料研究現(xiàn)狀 20世紀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，粉末冶金技術發(fā)展迅速，新的生產(chǎn)工藝和技術裝備、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合材料由于具有一系列優(yōu)異的力學性能和物理性能而受到廣泛關注。粉末冶金鋁基復合材料是金屬基復合材料發(fā)展和研究的主流，應用潛力很大，并且已經(jīng)有部分鋁基復合材料進入了商業(yè)化應用階段，但因其價格較貴而主要應用于航空航天等高科技領域。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)動機的零、部件，超高速飛行器的翼、殼體，發(fā)動機的渦輪葉片和導彈尾翼等。 4.研究內(nèi)容、擬解決的關鍵問題 4.1.基本內(nèi)容：通過查閱資料掌握Al2O3鋁基復合材料的制備方法,根據(jù)學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鋁基復合材料。進一步對制備出的Al2O3鋁基復合材料進行性能測試，觀察是否達到預期效果。主要內(nèi)容如下：查找資料（學習研究粉末冶金法制備鋁基復合材料的原理和方法）；制備合金（固液混合鑄造和球磨燒結法）；性能探究（利用萬能試驗機等進行測試）；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，發(fā)表論文。4.2擬解決的關鍵問題:（1）如何提高Al2O3鋁基復合材料的性能；（2）解決增強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，前期準備設計實驗預案實驗制備鋁基復合材料性能探究數(shù)據(jù)處理，分析總結撰寫論文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行燒結，利用粉末間原子擴散來使其結合的工藝。其工藝過程為粉末篩分、粉末與增強體混合、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、增強體材料的選擇、粉末處理、粉末固結、坯錠二次加工和后續(xù)處理過程等。（二）將純鋁粉末和增強體材料顆粒進行球磨混合，在一定的壓力和溫度條件下壓制燒結成型（比如感應加熱、電阻爐燒結等），其工藝過程為混合、壓實、燒結、凝固4 個步驟，其優(yōu)點是復合溫度低，可以在遠低于鋁合金熔點的溫度下進行燒結，并且增強相的體積分數(shù)可任意調節(jié)。影響球磨燒結的因素有：球磨工藝（時間，速度等），燒結工藝（溫度，燒結時間等）。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，硬度儀等對所制備的粉末冶金鋁基復合材料樣品的屈服強度，抗拉強度，伸長率，硬度等進行測試；利用TEM、SEM、XRD等對其組織結構進行分析表征。6.預計的研究成果 ( 1)、通過粉末冶金法制備鋁基復合材料，對粉末冶金的制備工藝進行研究與改進，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體顆粒制備鋁基復合材料，并通過試驗儀測試從而進行性能比較，研究復合材料的組織與性能之間的關系，可以探尋其微觀機理，在豐富學術理論上有很重要的意義。7. 研究進度安排2014. 022014.03上旬：查閱文獻，學習課題內(nèi)容，確立試驗方法； 2014. 032014.04中旬：開始實驗，用粉末冶金法制備出Al2O3的樣品； 2014. 042014.05上旬：探究所獲試樣拉伸性能和微觀組織2014. 052014.05中旬：數(shù)據(jù)分析，總結，撰寫論文2014. 052014.05下旬：整理論文，準備答辯。三、指導教師對開題報告的意見： 該生實驗前查閱大量資料與文獻，對課題的目的與任務認識充沛。了解了國內(nèi)外與此課題研究相關的項目，具備開題資格。 指導教師簽名： 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、學院（系）備案時間： 年 月 日 學院教務辦：