無壓浸滲法制備Al-,2-O-,3f--AZ91D復(fù)合材料工藝及性能研究.pdf

1、本文采用無壓浸滲方法制備了Al2O3纖維增強AZ91D鎂基復(fù)合材料。采用金相顯微鏡、SEM(掃描電鏡)、XRD(X射線衍射)和EDS(能譜分析)等檢測分析手段,對復(fù)合材料的組織、力學性能及摩擦磨損行為進行了研究。 經(jīng)過工藝優(yōu)化得到的預(yù)制體通過掃描電鏡觀察,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在大量的微觀孔洞；通過測定預(yù)制體的孔隙率,其值可達72％以上；孔隙率隨造孔劑碳粉質(zhì)量分數(shù)的增加而增大,當碳粉質(zhì)量分數(shù)小于20wt.％時,隨碳粉質(zhì)量分數(shù)的增加,孔隙率

2、變化較明顯。碳粉質(zhì)量分數(shù)大于20wt.％時,孔隙率變化幅度趨于平緩。 通過不同工藝條件下的浸滲成形實驗發(fā)現(xiàn),在保溫溫度高于635℃、保溫時間大于40min時浸滲成形均可完成。復(fù)合材料的組織中除了存在長條狀與點狀的Al2O3纖維及鎂基體外,還可以發(fā)現(xiàn)少量的微觀孔洞和生成的Mg2Si相；隨著保溫溫度的升高或保溫時間的延長,微觀孔洞的數(shù)量有所減少,同時,Mg2Si相的數(shù)量也有所增多、尺寸略有變大,并對復(fù)合材料的硬度有較明顯的影響。Al

3、2O3纖維與Mg基體界面處結(jié)合良好,界面附近存在Mg2Si;Al2O3纖維表層附著有一層顏色較深的膜,經(jīng)能譜分析判斷其為MgO。增大Al2O3纖維的加入量,復(fù)合材料硬度呈現(xiàn)上升趨勢,且復(fù)合材料的硬度都高于AZ91D鎂合金的。硬度隨保溫時間變化趨勢是平緩上升的,隨著保溫溫度變化趨勢是先升高后平緩降低。 復(fù)合材料的摩擦磨損實驗中發(fā)現(xiàn)存在一個由輕微磨損向急劇磨損轉(zhuǎn)化的臨界載荷,隨著Al2O3纖維體積分數(shù)的增加,該臨界轉(zhuǎn)變載荷逐漸升高。

4、Al2O3纖維含量對復(fù)合材料的磨損率的影響存在臨界值,臨界點就在Al2O3纖維18 vol.％時出現(xiàn)。隨著載荷的增加,磨損機制從低應(yīng)力磨料磨損和輕微粘著磨損向嚴重的高溫粘著磨損轉(zhuǎn)變。隨纖維體積分數(shù)的增加,復(fù)合材料的磨損機制由粘著磨損向低應(yīng)力磨料磨損和輕微粘著磨損轉(zhuǎn)變。纖維18vol.％復(fù)合材料從輕微磨損到急劇磨損的臨界轉(zhuǎn)變溫度為250℃,在低溫時磨損機制為以磨料磨損為主,輕微粘著磨損為輔；隨著溫度的升高,粘著磨損加劇,并最終發(fā)展為嚴重的