本書主要針對SiCp(SiC顆粒)和石墨烯增強鋁基復合材料的制備技術及結構和性能進行了全面系統的介紹，進而指出具有高比強度、高比模量和良好的減摩性與高導熱性的石墨烯增強鋁基復合材料對工程裝備與結構輕量化的重要科學意義和工程應用價值。內容涵蓋了SiCp、石墨烯以及二者混雜增強的鋁基復合材料的多種制備技術、界面微觀結構表征、力學性能和磨損性能測試以及相關的數值模擬等多個方面的最新研究成果。重點介紹從單一SiCp、石墨烯到二者混雜增強純鋁基、7075鋁合金和2024鋁合金基體復合材料的制備技術及其結構與性能的演化規(guī)律。同時結合數值模擬技術對鋁基復合材料的界面復合機理、服役過程中的變形行為和損傷破壞機理進行分析。
本書可作為金屬基復合材料開發(fā)和應用的科技人員和工程技術人員的參考書，也可用作全國高等學校與科研院所金屬基復合材料相關專業(yè)的研究生教材。
杜曉明，畢業(yè)于中國科學院金屬研究所，工學博士，教授。主要從事鋁基復合材料的制備、成型以及模擬計算等方面的教學與科研工作。兼任遼寧省鑄造學會理事，中國機械工業(yè)教育協會機電類學科教學委員會委員。獲遼寧省高等學校教學成果三等獎1項。出版專著1部，編寫教材1部，在國內外各類學術刊物和國際學術會議上發(fā)表學術論文70余篇，其中SCI收錄45篇，EI收錄10篇。
1緒論 001
1.1鋁基復合材料概論 001
1.1.1鋁基復合材料定義 001
1.1.2鋁基復合材料分類 002
1.1.3鋁基復合材料研究現狀 003
1.2SiCp/石墨烯增強鋁基復合材料的制備技術 005
1.2.1主要制備技術分類 005
1.2.2攪拌鑄造 006
1.2.3粉末冶金 008
1.2.4噴射沉積 010
1.2.5放電等離子燒結 010
1.3SiCp/石墨烯增強鋁基復合材料性能特點及應用 012
1.3.1性能特點 012
1.3.2應用情況 015
1.4SiCp/石墨烯增強鋁基復合材料研究趨勢與展望 017
1.4.1存在的主要問題 017
1.4.2最新研究進展及發(fā)展趨勢 019
參考文獻 022
2增強體的表面改性 026
2.1引言 026
2.2SiCp的高溫氧化 026
2.2.1氧化熱力學分析 027
2.2.2高溫氧化工藝 027
2.2.3氧化后顆粒表面氧化層觀察 029
2.2.4氧化層厚度計算 030
2.2.5影響氧化層厚度的因素 031
2.3化學鍍銅 034
2.3.1SiCp鍍銅 034
2.3.2石墨烯鍍銅 041
參考文獻 054
3SiCp增強鋁基復合材料的制備及性能研究 055
3.1引言 055
3.2固態(tài)半固態(tài)復合法制備鋁基復合材料 055
3.2.1實驗材料 055
3.2.2實驗方法 056
3.2.3粉末冶金法制備復合坯料 059
3.2.4電磁攪拌重熔復合工藝 066
3.3納米SiCp增強鋁基復合材料的制備 074
3.3.1實驗方法 074
3.3.2實驗結果 075
參考文獻 079
4石墨烯增強鋁基復合材料的制備及性能 082
4.1引言 082
4.2實驗材料與方法 083
4.2.1實驗材料 083
4.2.2復合材料的制備工藝 083
4.2.3復合材料組織與性能表征技術 085
4.3致密度 087
4.3.1測試方法 087
4.3.2實驗結果 087
4.4顯微組織與結構 089
4.4.1復合粉中石墨烯的分布 089
4.4.2復合材料的顯微組織結構 093
4.5力學性能 107
4.5.1硬度 107
4.5.2拉伸性能 108
4.5.3斷口形貌 111
4.6摩擦與磨損性能 114
4.6.1載荷對復合材料磨損性能的影響 114
4.6.2滑動頻率對復合材料磨損性能的影響 118
4.6.3復合材料磨損性能的評價 121
參考文獻 125
5納米相混雜增強鋁基復合材料的制備及性能 128
5.1引言 128
5.2實驗材料與方法 128
5.2.1實驗材料 128
5.2.2實驗方法 129
5.3石墨烯SiC納米顆粒復合增強相的制備 130
5.3.1球磨時間對復合增強相包覆效果的影響 130
5.3.2復合比例對復合增強相包覆效果的影響 132
5.4復合相增強鋁基復合材料的微觀結構與性能 134
5.4.1顯微組織與結構 134
5.4.2力學性能 138
5.4.3磨損性能 141
5.5不同增強相鋁基復合材料組織與性能比較 144
5.5.1顯微組織與結構 145
5.5.2力學性能 147
5.5.3磨損性能 150
參考文獻 151
6鋁基復合材料在動/靜載荷下的組織與性能研究 155
6.1引言 155
6.2實驗方法 155
6.2.1熱軋制變形實驗 155
6.2.2動/靜態(tài)壓縮實驗 156
6.2.3熱壓縮實驗 160
6.2.4微觀組織表征 160
6.3鋁基復合材料的熱軋制變形 161
6.3.1熱軋制變形量對復合材料組織的影響 161
6.3.2熱軋制變形量對復合材料性能的影響 174
6.4鋁基復合材料在動態(tài)壓縮下的力學響應與組織演變 182
6.4.1應力應變曲線 182
6.4.2宏觀變形 184
6.4.3微觀組織演變 186
6.4.4應變硬化和應變率敏感性 192
6.5鋁基復合材料熱壓縮變形行為 194
6.5.1熱壓縮流變應力行為 195
6.5.2熱壓縮變形微觀組織演變規(guī)律 199
參考文獻 202
7鋁基復合材料的數值模擬研究 204
7.1引言 204
7.2SHPB實驗的有限元模擬 205
7.2.1SiCp/Al7075復合材料 205
7.2.2石墨烯增強鋁基復合材料 215
7.3石墨烯增強鋁基復合材料的導熱性能模擬 221
7.3.1復合材料導熱性能的預測理論 222
7.3.2模擬方法 223
7.3.3模擬結果 224
參考文獻 228
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