Lanxide陶瓷基復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本文采用熔融金屬直接氧化(Lanxide)技術(shù),以Al-5Zn-10Si為母合金,在1100℃的空氣氣氛中制備了Al<,2>O<,3>/Al復(fù)合材料,借助熱重分析及中斷生長實(shí)驗(yàn),對合金氧化生長過程中的組織結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行了觀察.以ZnO,MgO和SiO<,2>為引發(fā)劑,覆蓋在合金表面,討論了引發(fā)劑的添加效果和作用機(jī)理；在此基礎(chǔ)上將α-SiC顆粒制作成為預(yù)制體,通過改變SiC的粒度和石墨造孔劑的含量,調(diào)整預(yù)制體內(nèi)部的氣孔分布,控制鋁合金熔體在

2、預(yù)制體孔隙內(nèi)的氧化生長,制備出形狀規(guī)則的SiC/Al<,2>O<,3>/Al復(fù)合材料,同時(shí)研究了SiC顆粒的存在對SiC/Al<,2>O<,3>/Al復(fù)合材料生長機(jī)理的影響.通過XRD、SEM、顯微觀察等手段對復(fù)合材料進(jìn)行了分析,分別采用流式料漿沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)機(jī)以及壓痕-急冷法,對復(fù)合材料的沖蝕磨損性能和抗熱震性能進(jìn)行了測試,分析了SiC顆粒的增強(qiáng)機(jī)理. 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):熔融Al-5Zn-10Si合金直接氧化生長經(jīng)歷了孕育期、快速生長期

3、和飽和生長期三個(gè)不同的階段.在各階段中,材料的組織形貌均發(fā)生了明顯變化.制得的Al<,2>O<,3>/Al復(fù)合材料在宏觀上為典型的胞狀生長方式,微觀組織是由三維連通的α-Al<,2>O<,3>相構(gòu)成骨架,其間分布一定量的殘余Al-Si相和氣孔. ZnO、MgO和SiO<,2>三種表面引發(fā)劑都能顯著縮短鋁合金的氧化生長孕育期,提高氧化生長速率,改善復(fù)合材料的生長方式,提高致密度和均勻性.引入SiC預(yù)制體后,Al-Si-Zn合金的氧

4、化生長孕育期縮短,制得的SiC/Al<,2>O<,3>/Al復(fù)合材料體積穩(wěn)定性好,組織均勻性和致密度良好,產(chǎn)品厚度可以達(dá)到15mm. 由于SiC顆粒與Al<,2>O<,3>基體之間的"陰影效應(yīng)"和"支撐作用",SiC/Al<,2>O<,3>/Al復(fù)合材料有著非常優(yōu)秀的沖蝕磨損性能.由于SiC顆粒與Al<,2>O<,3>基體間的熱失配,在加熱-急冷的熱震過程中,裂紋偏轉(zhuǎn)消耗了大量的能量,從而SiC/Al<,2>O<,3>/Al復(fù)合