原位合成（TiN、AlN）/Al2O3高性能复合材料的制备工艺研究

摘要：
为了进一步提高Al2O3基复合陶瓷材料的性能，扩大其应用范围，本论文进行了制备技术以及不同工艺对其性能影响的研究。
本文主要采用球磨混料制备粉料和热压烧结工艺，采用硬度计、万能试验机等设备来测试复合材料的力学性能，用X射线衍射来分析材料的相组成和成分，采用金相分析、扫描电镜分析等手段来确定复合材料的微观结构。
在氮气气氛下，采用反应烧结制得TiN、AlN来改进复合材料得性能是本文较先进的一点.通过测试试样的密度和各项力学性能,可以看出TiN、AlN 对Al2O3基复合材料性能有较为明显的改善效果。本文重点分析了制备工艺复合材料性能的影响。

关键词：氧化铝（Al2O3），氮化铝（AlN），氮化钛（TiN）、反应烧结、复合材料

Fabrication Techniques Research on（TiN、AlN）/Al2O3 Matrix Composites Fabricated by Reaction Sintering Process

Abstract：
In order to improve the properties of  Al2O3 composites  ,enlarge its using scope ,in this paper, the author studied the that fabrication technique and different preparation influence the properity and structure of the composites.
In fabrication  technology ,the  author mainly used ball-milling technology to prepare powder and hot-pressing technology  to  fabricate composites ,and used the equipment such as sclerometer ,omnipotent experiment machine to test the machanics properties like rigidity ,bender ,intensity and facture toughness .At the same time  we used the equipment such as X—ray diffraction instrument ,SEM to analyze the microstructure of the composites .
In this paper ,we  fabricated  the  composites  by  reaction sintering  process  in Nitrogen gas environment  and  this is the advanced item of this paper. The obviously reformed effect on the composites can be observed through measuring the density and the mechanical properties of the samples. The influence of preparation techniques a of the composites was mainly analyzed in this paper.

Key words:
alumina；titanium nitride；aluminum nitride；reactive sintering ; composites

目 录

第一章  绪  论 2
1.1 抽油杆概述 2
1.2 柔性抽油杆抽油系统的提出 3
1.3 碳纤维增强复合材料抽油杆的发展与应用 3
1.4  碳纤维增强复合材料抽油杆存在的不足以及本论文研究的意义 5
第二章  实验材料和研究方法 6
2.1 本论文研究所需的试验材料与设备 6
2.2 本论文的研究方向和研究方法 6
第三章  碳纤维复合材料抽油杆的性能测试研究 7
3.1 金相显微镜观察微观组织结合情况 7
3.1.1 实验数据分析 7
3.1.2 实验总结 10
3.2电子探针观察微观组织结合情况 10
3.2.1  实验数据分析 10
3.2.2 实验数据总结 14
3.3弯曲（挠度）试验 15
3.3.1实验依据标准 15
3.3.2 实验数据处理 15
3.3.3 实验数据分析与总结 18
3.4 简支梁冲击试验 20
3.4.1 实验执行标准 20
3.4.2 实验数据处理 20
3.4.2 实验数据分析 22
3.5 摩擦实验 22
3.5.1 实验数据处理 22
3.6.2 实验数据分析与总结 23
第四章  碳纤维增强复合材料抽油杆性能改进研究 24
4.1 设计方案与新配方 25
4.2 新配方样品的制备过程 25
4.2.1 实验设备 25
4.2.2 原料 26
4.2.3 拉挤成型工艺过程 26
第五章  结论 26
参 考 文 献 28
致    谢 30
 
第一章  绪  论
1.1 抽油杆概述
有杆抽油是世界石油工业传统的采油方式之一，也是迄今为止在采油工程中一直占主导地位的人工举升方式。在我国各油田的生产井中大约油 有80%是使用有杆抽油技术,因此有杆抽油技术在我国石油开采中占有重要地位。
有杆抽油设备是利用抽油杆柱上下往复运动进行驱动的抽油设备的统称，它主要有三部分组成：一是地面驱动设备即抽油机，目前应用最为广泛的是游梁式抽油机；二是井下的抽油泵，它悬挂在油管的下端；三是抽油杆柱，它把地面设备的运动和动力传给井下抽油泵。
抽油杆是有杆抽油设备的重要部件，它将抽油机的动力传递给井下抽油泵。抽油杆的疲劳强度和使用寿命决定和影响了整套抽油设备的最大下泵深度和排量。目前普遍使用的是钢质抽油杆，其存在以下难以克服的弱点[1]：
（1）钢抽油杆必须*接头和接箍将多根抽油杆连接起来后才能实现井下抽油。下泵越深，接箍越多，这些接箍在长期承受交变、冲击和振动载荷的工作条件下往往会发生脱扣。以至断裂和杆柱的弯曲疲劳折断等。这种失效约占抽油杆柱失效总数的50％以上。