Al2O3涂覆Al18B4O33w增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的微觀組織與性能.pdf

1、本文首先采用水熱合成法在硼酸鋁晶須(Al18B4O33whisker,簡稱ABOw)表面制備前驅(qū)體AlO(OH)涂層,煅燒后獲得Al2O3涂層。隨后用擠壓鑄造法將涂覆的晶須制備成復(fù)合材料,基體為2024合金,晶須的體積分?jǐn)?shù)為20％。利用掃描電子顯微鏡(SEM)和X射線衍射(XRD)研究了水熱時間、水熱溫度和涂覆量對涂層形貌和物相的影響,利用差熱-熱重(DSC-TG)測試了前驅(qū)體的分解溫度,用透射電子顯微鏡(TEM)觀察了復(fù)合材料內(nèi)析出相

2、、界面形態(tài)和位錯組態(tài)等微觀組織結(jié)構(gòu),最后測試了不同狀態(tài)復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱膨脹性能,分析了水熱工藝對復(fù)合材料性能的影響,并利用SEM觀察了復(fù)合材料的拉伸斷口。
　　SEM觀察及XRD物相檢測結(jié)果表明,利用水熱合成法的涂覆工藝,可以在硼酸鋁晶須表面獲得較為均勻的AlO(OH)涂層。在本試驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi),隨著水熱時間的延長和水熱溫度的升高,涂覆物由無規(guī)則的紊亂態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變成形態(tài)規(guī)則的細(xì)小顆粒,產(chǎn)物分散性變好的同時,結(jié)晶度也逐漸提高。

3、r>　　DSC-TG測試結(jié)果表明,前驅(qū)體AlO(OH)在加熱過程中會發(fā)生分解。對應(yīng)的分解溫度在450℃,并據(jù)此制定了晶須預(yù)制塊的燒結(jié)溫度。利用XRD測試了煅燒后涂層的物相組成,結(jié)果表明涂覆物質(zhì)煅燒后的產(chǎn)物為γ-Al2O3。
　　TEM觀察結(jié)果表明,未經(jīng)水熱處理的晶須增強(qiáng)的復(fù)合材料界面反應(yīng)嚴(yán)重,而經(jīng)過水熱處理后,涂覆的γ-Al2O3涂層明顯減弱了界面反應(yīng)的程度,使MgAl2O4數(shù)量減少。最終提高了復(fù)合材料的強(qiáng)度。鑄態(tài)復(fù)合材料的析出相

4、為θ,其尺寸差異大且分布不均勻,時效后,復(fù)合材料的析出相主要為片狀θ',其彌散分布在基體中,同時在界面處發(fā)現(xiàn)平衡相θ。
　　室溫拉伸結(jié)果表明,經(jīng)過水熱涂覆后,晶須增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度和塑性均得到提高,其中涂覆量為30:1時,復(fù)合材料的力學(xué)性能最佳,并且隨著涂覆溫度的提高,復(fù)合材料的強(qiáng)度隨之提高。當(dāng)水熱溫度為200℃時,復(fù)合材料的強(qiáng)度達(dá)到507MPa。熱膨脹測試結(jié)果表明,復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)與強(qiáng)度保持大致的對應(yīng)關(guān)系,高強(qiáng)度的材料具有較