文档介绍：2005 届优秀毕业论文[设计]集(第五册理学院)
Collection Graduation Theses (Projects) of SZU 2005 (VOLUME V School of Science)

热压法制备 20%Gr/6061Al 复合材料
的工艺性能研究

(理学院材料科学与工程系材料科学与工程专业林明华)
(学号:20001143008)

摘要:本实验采用先球磨混粉再热压的方法成型制备 20%Gr/6061Al 复合材料,分析了球
磨时间、热处理等工艺参数对材料性能的影响。研究表明:复合材料的致密性随球磨时间的延长而
增加,球磨超过 24h 后,样品相对密度可达到 98%以上;复合材料的摩擦系数和磨损性能与载荷
有关,在 60rpm 的转速下,随着载荷由 1N 增大到 7N,摩擦系数呈下降趋势,磨损量增大,这与
石墨和基体的结合状态有关,摩擦系数最小达到左右,与纯石墨的摩擦系数相当;T6 热处理
可改善复合材料的摩擦磨损及抗弯性能。其中热处理后磨损量平均比热处理前降低 50%,在 3N 载
荷下磨损量可减少到。
关键词:Gr/6061Al 复合材料、热压、热处理
教师点评:该生在毕业论文期间自主设计实验内容,研究了热压法制备 20%Gr/6061Al 复合材
料的工艺及其性能,从球磨时间、烧结工艺及热处理工艺等角度研究了对材料致密性的影响,制备
了致密性好的 Gr/Al 复合材料,并研究了其在不通载荷、热处理工艺等条件下的摩擦磨损规律,得
出了较系统的结论,发现了该复合材料具有良好的摩擦磨损性能。该生动手能力强,思路清晰,做
实验认真仔细,善于思考问题,自主能动性强,具有较强的分析问题和解决问题的能力。该生的毕
业论文工作取得了很好的效果。(点评教师:谢盛辉,讲师)

第一章文献综述
复合材料的发展日新月异,其质量轻但性能特殊而优异的特点,受到了广大工程技术人员的
青睐。众所周知,能源、信息和材料是当代技术文明的三大支柱。以工业为基础的技术革命,主要
是新型材料。新型材料是新兴技术的物质基础,复合材料的研制与应用则是 21 世纪的发展方向。
材料科学的发展为航空航天工业提供的很有前途的材料是复合材料。复合材料的发展是对传统材料
的强有力的挑战。特别是日趋广泛应用于惯性导航和制导系统的惯性器件复合材料更是性能优异的
材料。而且这也使复合材料的应用更具有针对性、必要性和可行性。
复合材料按其基体种类可以分为:金属基复合材料、树脂基复合材料和陶瓷基复合材料。金
属基复合材料主要是随航空航天工业上高强度,低密度的要求而出现的,因此被广泛研究和应用的
金属基复合材料是以 Al、Mg 等轻金属为基体的复合材料。20 世纪 60 年代,以连续碳和硼纤维增
强的金属复合材料如雨后春笋发展起来。由于连续纤维增强复合价格昂贵和生产工艺复杂,70 年
代该材料的研究有所滑坡。随着涡轮发动机中高温部件对于耐高温材料的不断需求,又触发了对金
属基复合材料研究的复苏。
非连续增强复合材料在 80 年代得到迅速发展,研究重点集中在以碳化硅或氧化铝粒子、短纤
维增强铝基复合材料。这类材料无论基体和增强体承受载荷的比例都介于弥散强化和连续纤维强化
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林明华:热压法制备 20%Gr/6061Al 复合材料的工艺性能研究

这两种极端情况之间,它具有优良的横向性能,低消耗和优良的可加工性,与未强化合金相比,性
能也有大幅度地提高。所有这些因素使这类材料已成为许多应用领域最具有商业吸引力的材料。
金属基复合材料在航空和宇航方面的应用主要包括代替轻但有毒的铍。例如美国的三叉戟导
弹中用 SiCp/Al 复合材料取代了铍,碳化硅颗粒/铝基复合材料还在飞机的电子设备中取代碳/环氧。
在非航空和宇航方面的应用,短纤维增强金属基复合材料在汽车领域的应用得到普遍关注。例如局
部增强内燃机活塞,其顶部是由氧化铝短纤维或氧化铝和二氧化硅短纤维混杂增强铝基复合材料构
成。常规的内燃机活塞用 Al-Si 铸造合金制造,有些则采用在第一道环槽镶嵌高镍铸铁环。
金属材料复合材料在国外已经实现了商业化,我国也在这方面加大发展的力度,其中以汽车
零件等机械零件为主,主要是耐磨复合材料如颗粒增强铝基、锌基复合材料,短纤维增强铝基或锌
基复合材料等。
一、石墨铝基复合材料的发展和应用
长期以来,铝、钛等合金一直是航天、航空产品的重要结构材料。从 60 年代起,美国、日本、
前苏联、英、法等国相继研制由增强材料和金属基体材料构成的金属基复合材料(MMCS——Metal
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