面向空间增材制造的TiCP/Al复合材料研究

来源 :南京航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gipy2a1
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空间增材制造技术能够在空间站中按要求制造相应零件,对提高空间站的自给能力,减少航天运输成本有重要意义。由于金属和金属基材料相比高分子材料和陶瓷材料有更好的综合力学性能,使得金属空间增材制造构件有更好的适用性。但是金属熔点高、成型难度大,地面的金属增材制造设备又无法适应空间环境,所以本文提出了新的金属材料空间增材制造方案。该方案利用Ti-C-Al体系经过剧烈放热的SHS反应得到TiCP/Al复合材料熔体,并用金属熔体无模成型技术将得到的熔体进行逐层堆积,制造出需要的构件。  为了验证该方案的可行性,本文在地面环境下进行了相关研究。通过 SHS点燃实验对Ti-C-Al体系放热过程进行了观察,对不同配比的Ti-C-Al体系的放热量进行了计算和DSC测试,并给出了各成分的配比范围使得反应放出的热量能够熔化Al得到金属熔体。对TiCP/Al复合材料熔体黏度受TiC颗粒的影响进行了理论计算和分析,并搭建了简易的金属熔体无模成型装置,给出了TiCP/Al复合材料熔体的成型工艺参数。通过OM、SEM、XRD等手段了解了Ti-C-Al体系反应得到的TiCP/Al复合材料的组织结构,并对重力和微重力环境对熔体中TiC颗粒的影响进行了实验和分析。对TiCP/Al复合材料中TiC颗粒的强化机理进行了分析,并通过拉伸实验、显微硬度对得到的TiCP/Al复合材料的力学性能进行了测试。
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