納米涂覆Al18B4O33w增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的力學(xué)性能及高溫變形行為.pdf

1、本文采用溶膠-凝膠法對(duì)硼酸鋁晶須表面進(jìn)行ZnO和ZnAl2O4涂覆處理，利用擠壓鑄造法制備了晶須體積分?jǐn)?shù)為20％的硼酸鋁晶須增強(qiáng)鋁復(fù)合材料。利用掃描電鏡、透射電鏡、X射線(xiàn)衍射和差熱-熱重分析等方法研究了涂覆晶須及復(fù)合材料的微觀組織結(jié)構(gòu)；分析了納米涂覆對(duì)復(fù)合材料擠壓鑄造過(guò)程中的滲透壓力、拉伸性能和熱膨脹性能的影響規(guī)律；研究了涂覆對(duì)復(fù)合材料高溫拉伸和高溫壓縮變形行為的影響機(jī)制。
　　差熱-熱重分析和透射電鏡觀察證實(shí)，硼酸鋁晶須表面涂覆

2、的ZnAl2O4在擠壓鑄造過(guò)程中和鋁不發(fā)生反應(yīng)，但Al和ZnAl2O4之間存在明顯的位向關(guān)系111 O ZnAl111//42 Al，}{110 O ZnAl110//}。硼酸鋁晶須表面涂覆的ZnO和液態(tài)42 Al鋁在復(fù)合材料的擠壓鑄造過(guò)程中發(fā)生了鋁熱反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：3ZnO→+2Alγ-O Al32++Q3Zn，界面產(chǎn)物為γ-Al2O3，生成的Zn溶解到界面附近的基體里。涂覆改善了晶須和液態(tài)鋁的潤(rùn)濕性，一方面，降低了復(fù)合材料在擠壓

3、鑄造過(guò)程中滲透壓力，提高了復(fù)合材料的成品率；另一方面，減少了復(fù)合材料中微孔洞的數(shù)量，提高了復(fù)合材料的拉伸性能，特別是斷裂延伸率。
　　熱處理不改變涂覆硼酸鋁晶須增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的界面結(jié)構(gòu)，但影響其力學(xué)性能。隨熱處理時(shí)間的延長(zhǎng)，ZnO涂覆的硼酸鋁晶須增強(qiáng)鋁復(fù)合材料拉伸性能普遍下降，而ZnAl2O4涂覆的硼酸鋁晶須增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度和彈性模量提高，延伸率卻明顯下降。
　　復(fù)合材料的高溫拉伸強(qiáng)度隨拉伸溫度升高而降低，

4、延伸率先增加后降低，等強(qiáng)溫度時(shí)延伸率最大。納米涂覆可以明顯提高復(fù)合材料的高溫拉伸強(qiáng)度， ZnAl2O4涂覆較ZnO涂覆對(duì)復(fù)合材料高溫下拉伸強(qiáng)度的提高更有效。涂覆也改變了 ABOw/Al復(fù)合材料高溫下以界面斷裂為主的斷裂機(jī)制，變?yōu)橐越缑婊w斷裂為主的機(jī)制。
　　ABOw/Al復(fù)合材料高應(yīng)變速率下壓縮時(shí)加工硬化和應(yīng)變軟化現(xiàn)象明顯，復(fù)合材料中基體鋁的(220)、(331)和(420)織構(gòu)度較弱。而低應(yīng)變速率下壓縮時(shí)，復(fù)合材料的加工硬化