论文部分内容阅读
颗粒增强铝基复合材料由于其性能优异,增强颗粒价格低廉,可用常规方法制造加工,具有大规模应用的广阔前景。目前,应用最为广泛的A1203增强铝基复合材料大都采用外加法制备获得,这种复合材料由于颗粒较大并且颗粒与基体润湿性差,从而影响增强效果。本文采用放电等离子烧结法(SPS)制备了A12O3/Al复合材料。研究了不同颗粒粒径、含量、表面形貌(α-Al2O3和γ-Al2O3)对复合材料组织和性能的影响。还通过将α-Al2O3、γ-Al2O3颗粒分别和A1粉混合压制成块,利用自制的一套搅拌铸造装置,使压块熔于铝合金熔液中,制备复合材料,并研究了增强颗粒在其中的分散程度。研究表明,在烧结温度560℃、保温时间5分钟、压力20Mpa、升温率100℃/min的等离子烧结情况下,含量分别为5%、10%、15%和20%的各组分(α-Al2O3+γ-Al2O3复合材料,其相对密度随组分含量的升高而降低。此外研究含量为15%,粒径为：30nnm、0.5μm、1gm和3.6μm的A1203颗粒的相对密度,得到复合材料的相对密度随粒径增加而减少。通过对复合材料进行三点抗弯、硬度、摩擦磨损试验,表明抗弯强度和硬度随增强颗粒含量从5%增至15%而增加到最大,而到含量为20%时抗弯强度和硬度有所下降,耐磨性能随增强颗粒粒径的增大而下降。利用扫描电镜对微观结构进行分析,结果表明,增强颗粒含量越高,其结合程度越好,但是超过15%达到20%时下降,颗粒粒径越小其结合程度也越好。对于通过搅拌铸造制备的复合材料,利用扫描电镜显微分析,发现试样表面分布着大小大致相近的凹坑。经过分析,认为凹坑是由于外加入增强颗粒的团聚造成,因为凹坑数量随增强颗粒含量升高而增多,并且对于相同含量的α-Al2O3、γ-Al2O3增强颗粒复合材料,γ-Al2O3的凹坑比α-Al2O3的大,这是由于γ-Al2O3表面为多孔形貌,吸附能力强,更容易团聚。利用透射电镜对γ-Al2O3颗粒和Al粉混合压制成块中的Al粉进行分析,结果表明Al粉表面氧化严重,从而得出压制块在熔融铝合金中A1粉未充分熔化,加之颗粒团聚等原因导致复合材组织疏松。