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本文利用原位铸造法成功地制备了A1203p/A1复合材料。利用金相显微镜、扫描电镜、X.射线衍射仪等多种现代分析手段,研究了A1203p/A1复合材料的形成热力学、动力学,并对该复合材料的界面微结构进行了分析,测试了抗拉强度和摩擦磨损性能。实验结果表明:以Si02粉剂为原材料,于800-900℃铝熔体中反应,生成增强颗粒fi-A1203,该颗粒较均匀地分布在基体中,解决了基体与增强体之间的润湿问题。同时,X射线衍射分析表明:钟罩压入法反应没有电磁搅拌法完全。对Si02和Al之间的化学反应进行热力学和动力学分析,认为两者之间的反应可用“逐层反应”机制和扩散机制来描述。
电磁搅拌法、钟罩压入法、预制块法等三种方法被用于制备原位合成A1203p/A1复合材料。电磁搅拌法制备的复合材料具有比钟罩压入法、预制块法制备的复合材料更好的机械力学性能。钟罩压入法制备的复合材料,其所生成的A1203颗粒大小在4-6gm,数量较少,抗拉强度在89.1498.2MPa之间,延伸率均小于5﹪;电磁搅拌法制备的复合材料,其所生成的颗粒在1.4gm,数量较多,抗拉强度在92.1-126.2MPa之间,延伸率从2.38﹪-18.9﹪;预制块法制备的复合材料颗粒团聚比较严重,其抗拉强度在72.8-76.3MPa之间,延伸率从0.22﹪-2.18﹪。由上可知,生成A1203增强颗粒的多少、大小与分布情况对复合材料的机械性能影响较大。
随着Si02添加量的增加,电磁搅拌法制备的复合材料磨损率有近似线性下降的趋势。在轻载下,A1203/A1复合材料的磨损以微切削为主;在重载下,粘着磨损和磨料磨损共存,但以磨料磨损为主,粘着磨损随载荷增大而减弱。