论文部分内容阅读
颗粒增强铝基复合材料因其特有的重量轻、比强度与比模量高、耐磨及耐高温等优良性能,在航空航天、电子和汽车制造等行业中具有广阔的应用前景。其制造方法一般分为外加法与内生法。外加法制备工艺简单,但颗粒表面容易污染,而内生法增强颗粒是在基体内部原位反应生成,颗粒细小,表面洁净,与基体结合良好。 本课题研究了以制备超细氧化铝的原料NH4Al(SO4)2为前驱体,在900℃的高温下发生如下分解反应。 2NH4Al(SO4)2=Al2(SO4)3+2NH3↑+SO3↑+H2O↑ Al2(SO4)3=Al2O3+3SO3↑ 生成的超细Al2O3颗粒均匀地分散在铝熔体中起增强作用。与传统的复合工艺相比,该工艺具有以下优点:增强体Al2O3颗粒是在熔体内部通过NH4Al(SO4)2分解生成的,因此氧化铝颗粒表面无污染且颗粒细小,避免了与基体相容性差的问题,与基体结合良好;NH4Al(SO4)2完全分解,没有其它物质残留,不影响基体的成分;同时放出的SO3进一步与铝反应生成在熔体中均匀分散的Al2O3,可以增加增强体的含量。 研究了搅拌铸造法结合NH4Al(SO4)2原位反应生成Al2O3制备颗粒增强铝基复合材料的工艺,其制备条件是:熔体温度900℃,搅拌速度为350~400r/min,NH4Al(SO4)2粉末与等质量的铝粉混合均匀,装入刚玉试管中于400℃预热,缓慢均匀地洒入搅拌旋涡中,搅拌10min,保温20min,扒去表面的浮渣,将熔体浇铸到预热的模具中,快速冷却。 实验中制备了纯铝基和铝硅合金基的复合材料。利用扫描电镜和X射线衍射仪对其微观组织进行分析,结果显示复合材料中没有其它物质残留,Al2O3颗粒细小,为近似球形,分散很均匀。 复合材料的力学性能测试表明:密度、硬度均随着氧化铝颗粒含量的增加而增加,而抗拉强度和延伸率有所下降,随着氧化铝含量的增加复合材料的磨损量降低,其耐磨性提高。添加NH4Al(SO4)2原位生成的复合材料与直接添加工业超细氧化铝