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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(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110 [4] 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，2006 [5] 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(shù)，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1’2， 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.金屬基復合材料制備工藝的研究進展【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)：15-17 [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(shù)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(zhì)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(shù)。和其他金屬材料相比，鋁基復合材料的性能特點是輕質(zhì)、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(shù)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(lǐng)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(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(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(guān)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(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(guān)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(jié)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(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(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行燒結(jié)，利用粉末間原子擴散來使其結(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(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(jié)成型（比如感應加熱、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)點是復合溫度低，可以在遠低于鋁合金熔點的溫度下進行燒結(jié)，并且增強相的體積分數(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，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(jié)構(gòu)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(guān)系，可以探尋其微觀機理，在豐富學術(shù)理論上有很重要的意義。 7. 研究進度安排 2014. 02—2014.03上旬：查閱文獻，學習課題內(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(guān)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：