粉末冶金法制备Al2O3铝基复合材料-开题报告.doc

烟台大学环境与材料工程学院毕业论文（设计）开题报告书选 题 题 目粉末冶金法制备Al2O3/铝基复合材料学 生 姓 名 导师姓名 职称 入 学 年 月 年9月 所 属 院 （系） 环境与材料工程学院 专 业 材料科学工与程 研 究 方 向 材料检测 选题报告时间： 年 01 月 04 日毕业论文（设计）开题报告书一、文献查阅报告：1 武涛，柴东朗，宋余九粉末冶金制备颗粒增强5052铝基复合材料的压力加工工艺研究J工艺技术，2005，6：6562王庆平，陆向阳粉末冶金法制备粉煤灰铝基复合材料的研究J材料热处理，2007，36(4)3 新型粉末冶金工艺制备7-TiAI基合金.徐磊，崔玉友，杨锐(中国科学院金属研究所，辽宁沈阳1104 王双喜，刘雪敬，孙家森.铝基复合材料的制备工艺. 热加工工艺，20065 张大童，李元元，龙雁.铝基复合材料研究进展.轻合金加工技术，2000(1):5-10. 6 粉末冶金金属基复合材料的研究现状及发展趋势 邓陈虹，葛启录，范爱琴（粉末冶金工业 2011，2 第21卷第一期）7 粉末冶金法制备纳米碳管铝复合材料的力学性能 姜金龙12， 赵少俊1， 杨 华1， 李维学1 (1兰州理工大学理学院应用物理系，甘肃兰州73008 新型粉末冶金工艺制备7-TiAI基合金.徐磊，崔玉友，杨锐(中国科学院金属研究所，辽宁沈阳1109 张发云，闫洪，周天瑞，等.金属基复合材料制备工艺的研究进展【J】.锻压技术，2006，（6）：100-10410 尚俊玲.粉末冶金制备铝及其复合材料的组织与性能.轻合金加工.2007.35（72）11卜金纬黄根良粉末冶金高铝锌基合金的制备与性能J】铸造技术，2009，30(10)：1334-133712 邓陈虹，葛启录.粉末冶金金属基复合材料的研究现状及发展趋势.粉末冶金工业.2011.21(1)13 赵鸽，李鹏飞，冀国俊.粉末冶金法制备A1203 陶瓷颗粒增强铜基复合材料的研究*14 钟涛生，邹伟，付求涯，等.用粉末冶金法制备Cf-Al复合材料研究，热处理，2009.24（6） 15 丁义超，王一三，王静，等粉末冶金合成Vc铁基复合材料的耐磨性研究J热加工工艺，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，Fu 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，Fu sJFeTic composite Produced by self-Propagating High Temperature SynthesisJPowd Metallurgy，2008，512、 开题报告 1 课程题目：粉末冶金法制备Al2O3 /铝基复合材料 课题来源：由于指导老师对金属材料研究颇深，经老师仔细研究发掘、认真推敲后，根据现实情况给出的课题组。2、 课题研究的目的、意义 金属基复合材料（Metal matrix composites,MMC）是以金属或合金为集体，以颗粒、晶须或纤维为增强体复合而成的材料，通过合理的设计可实现良好的复合效应，使基体与增强体相互取长补短，发挥各自的性能及工艺优势。与传统的金属材料相比，MMC具有更高的比强度、比模量，耐热性能好，热膨胀系数低，尺寸稳定性高；与陶瓷材料相比，MMC的塑性、韧性、二次加工成型性要优越的多。 粉末冶金法（P/M）是最早开发用于制备颗粒增强MMC的工艺，随着粉末冶金技术的进一步完善，此方法金属基复合材料制备工艺，由于其具有能制备高性能材料和可直接形成高质量、形状复杂的零件的优点，所以是一种高效、节能、低耗的金属复合材料制造技术。和其他金属材料相比，铝基复合材料的性能特点是轻质、高强、高韧性、热导性好、适用的制备方法很多、工艺灵活性大、易于塑性加工、制造成本低，因此研究最为广泛和深入，制造技术也较为成熟。铝基复合材料具有很多优异的性能，本实验主要针对粉末冶金法制备Al2O3/铝基复合材料。铝基复合材料目前主要应用在航空航天、汽车、军事等方面，在普通工业和军用领域应用较少，最主要原因是制造成本高。随着增强体与基体综合理论的进一步研究，成本更低的增强体和制备工艺的不断开发，加上废品回收再利用等，铝基复合材料在保持优越性能的同时，成本将更加低廉，其应用领域将越来越广。本课题拟通过采用粉末冶金的方法制备Al2O3铝基复合材料，阐明影响复合材料生产工艺的影响因素，并对其显微组织及性能进行研究。3、 粉末冶金制备Al2O3 /铝基复合材料研究现状 20世纪30年代，旋涡研磨铁粉和碳还原铁粉问世后，用粉末冶金法制造铁基机械零件获得了很快的发展。第二次世界大战后，粉末冶金技术发展迅速，新的生产工艺和技术装备、新的材料和制品不断出现，开拓出一些能制造特殊材料的领域，成为现代工业中的重要组成部分。目前，由于航天航空事业的发展，极大地推动了该性能铝基复合材料制备工艺和理论研究的迅速发展，粉末冶金铝基金属复合材料由于具有一系列优异的力学性能和物理性能而受到广泛关注。粉末冶金铝基复合材料是金属基复合材料发展和研究的主流，应用潜力很大，并且已经有部分铝基复合材料进入了商业化应用阶段，但因其价格较贵而主要应用于航空航天等高科技领域。比如，通过粉末冶金制备的TiAl基合金板材通过超塑性成形，可用于制备航空航天发动机的零、部件，超高速飞行器的翼、壳体，发动机的涡轮叶片和导弹尾翼等。 4.研究内容、拟解决的关键问题 4.1.基本内容：通过查阅资料掌握Al2O3铝基复合材料的制备方法,根据学校实验的具体情况采取实际可行的制备方法,制定实验方案。制备出Al2O3铝基复合材料。进一步对制备出的Al2O3铝基复合材料进行性能测试，观察是否达到预期效果。主要内容如下：查找资料（学习研究粉末冶金法制备铝基复合材料的原理和方法）；制备合金（固液混合铸造和球磨烧结法）；性能探究（利用万能试验机等进行测试）；显微组织（金相制备，电镜观察）；数据处理（借助excel，origin等软件）；分析总结，发表论文。4.2拟解决的关键问题:（1）如何提高Al2O3铝基复合材料的性能；（2）解决增强体与基体的匹配度问题和颗粒的分布不均匀情况； （3）改善并优化制备工艺；5.拟采取的研究方法5.1、实验思路:查找文献，前期准备设计实验预案实验制备铝基复合材料性能探究数据处理，分析总结撰写论文5.2探究方法： （一） 将金属或非金属粉末混合后压成型，并在低于金属熔点的温度下进行烧结，利用粉末间原子扩散来使其结合的工艺。其工艺过程为粉末筛分、粉末与增强体混合、压制成型、高温除气、热压等静压致密化、二次加工（挤压、锻造、轧制、超塑成形等）。需要考虑的影响因素有基体、增强体材料的选择、粉末处理、粉末固结、坯锭二次加工和后续处理过程等。（二）将纯铝粉末和增强体材料颗粒进行球磨混合，在一定的压力和温度条件下压制烧结成型（比如感应加热、电阻炉烧结等），其工艺过程为混合、压实、烧结、凝固4 个步骤，其优点是复合温度低，可以在远低于铝合金熔点的温度下进行烧结，并且增强相的体积分数可任意调节。影响球磨烧结的因素有：球磨工艺（时间，速度等），烧结工艺（温度，烧结时间等）。采用合适的工艺，可以制得性能较好的合金。 （三）利用万能试验机，硬度仪等对所制备的粉末冶金铝基复合材料样品的屈服强度，抗拉强度，伸长率，硬度等进行测试；利用TEM、SEM、XRD等对其组织结构进行分析表征。6.预计的研究成果 ( 1)、通过粉末冶金法制备铝基复合材料，对粉末冶金的制备工艺进行研究与改进，从而得到最佳的制备工艺。探索粉末冶金法的缩短制造周期、降低制造成本的新方法。 （2）、通过添加不同的增强体颗粒制备铝基复合材料，并通过试验仪测试从而进行性能比较，研究复合材料的组织与性能之间的关系，可以探寻其微观机理，在丰富学术理论上有很重要的意义。7. 研究进度安排2014. 022014.03上旬：查阅文献，学习课题内容，确立试验方法； 2014. 032014.04中旬：开始实验，用粉末冶金法制备出Al2O3的样品； 2014. 042014.05上旬：探究所获试样拉伸性能和微观组织2014. 052014.05中旬：数据分析，总结，撰写论文2014. 052014.05下旬：整理论文，准备答辩。三、指导教师对开题报告的意见： 该生实验前查阅大量资料与文献，对课题的目的与任务认识充沛。了解了国内外与此课题研究相关的项目，具备开题资格。 指导教师签名： 年 月 日四、考核小组对开题报告的评语及对选题的意见选题报告考查成绩：（记优、良、中、及格、不及格） 考核小组组长签名： 年 月 日六、院（系）学位评定分委员会审查意见： 院（系）分委员会主席签字： 年 月 日 七、学院（系）备案时间： 年 月 日 学院教务办：