原位反應(yīng)制備Al-,2-O-,3-顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因其特有的重量輕、比強(qiáng)度與比模量高、耐磨及耐高溫等優(yōu)良性能，在航空航天、電子和汽車制造等行業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。其制造方法一般分為外加法與內(nèi)生法。外加法制備工藝簡(jiǎn)單，但顆粒表面容易污染，而內(nèi)生法增強(qiáng)顆粒是在基體內(nèi)部原位反應(yīng)生成，顆粒細(xì)小，表面潔凈，與基體結(jié)合良好。 本課題研究了以制備超細(xì)氧化鋁的原料NH4Al(SO4)2為前驅(qū)體，在900℃的高溫下發(fā)生如下分解反應(yīng)。2NH4Al(SO4)2=Al2(SO4)

2、3+2NH3↑+SO3↑+H2O↑Al2(SO4)3=Al2O3+3SO3↑ 生成的超細(xì)Al2O3顆粒均勻地分散在鋁熔體中起增強(qiáng)作用。與傳統(tǒng)的復(fù)合工藝相比，該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：增強(qiáng)體Al2O3顆粒是在熔體內(nèi)部通過NH4Al(SO4)2分解生成的，因此氧化鋁顆粒表面無污染且顆粒細(xì)小，避免了與基體相容性差的問題，與基體結(jié)合良好；NH4Al(SO4)2完全分解，沒有其它物質(zhì)殘留，不影響基體的成分；同時(shí)放出的SO3進(jìn)一步與鋁反應(yīng)生成在熔

3、體中均勻分散的Al2O3，可以增加增強(qiáng)體的含量。 研究了攪拌鑄造法結(jié)合NH4Al(SO4)2原位反應(yīng)生成Al2O3制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的工藝，其制備條件是：熔體溫度900℃，攪拌速度為350～400r/min，NH4Al(SO4)2粉末與等質(zhì)量的鋁粉混合均勻，裝入剛玉試管中于400℃預(yù)熱，緩慢均勻地灑入攪拌旋渦中，攪拌10min，保溫20min，扒去表面的浮渣，將熔體澆鑄到預(yù)熱的模具中，快速冷卻。 實(shí)驗(yàn)中制備了純鋁基

4、和鋁硅合金基的復(fù)合材料。利用掃描電鏡和X射線衍射儀對(duì)其微觀組織進(jìn)行分析，結(jié)果顯示復(fù)合材料中沒有其它物質(zhì)殘留，Al2O3顆粒細(xì)小，為近似球形，分散很均勻。 復(fù)合材料的力學(xué)性能測(cè)試表明：密度、硬度均隨著氧化鋁顆粒含量的增加而增加，而抗拉強(qiáng)度和延伸率有所下降，隨著氧化鋁含量的增加復(fù)合材料的磨損量降低，其耐磨性提高。添加NH4Al(SO4)2原位生成的復(fù)合材料與直接添加工業(yè)超細(xì)氧化鋁的復(fù)合材料進(jìn)行了性能對(duì)比測(cè)試：添加工業(yè)超細(xì)Al2O3制