Zn鹽水熱涂覆Al18B4O33w增強(qiáng)2024Al復(fù)合材料的微觀組織與力學(xué)性能.pdf

1、本文以Zn鹽為原料利用水熱合成法在ABOw表面制備涂層，依此來(lái)提高陶瓷相晶須與金屬基體的潤(rùn)濕性，同時(shí)避免ABOw與鋁合金基體中Mg元素的界面反應(yīng)，從而改善界面結(jié)合狀態(tài)以獲得性能優(yōu)異的復(fù)合材料。
　　利用水熱合成方法可在ABOw表面成功制備ZnO涂層。研究發(fā)現(xiàn)，水熱工藝參數(shù)（Zn鹽種類(lèi)、水熱溫度、水熱時(shí)間、溶液pH、溶液濃度）以及涂覆晶須的燒結(jié)溫度對(duì)涂層分布、形貌以及物相均產(chǎn)生影響：隨著水熱溫度的升高、水熱時(shí)間的延長(zhǎng)、pH的增加、溶

2、液濃度的提高，晶須表面涂覆物顆粒尺寸逐漸增大，涂覆量逐漸增多。當(dāng)ABOw與ZnNO3鹽的質(zhì)量為10:1，溶液pH值為8時(shí)，在水熱溫度為200℃下，對(duì)晶須進(jìn)行6h涂覆，可在晶須表面獲得分布較為均勻的ZnO涂層。此外研究還發(fā)現(xiàn)，利用ZnSO4在晶須表面制備涂層時(shí)，涂覆物的形貌呈球狀，而利用ZnNO3鹽在晶須表面制備涂層時(shí)，涂覆物呈塊狀。
　　差熱分析結(jié)果表明：870℃時(shí)，ABOw與表面涂層ZnO發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物為ZnAl2O4。

3、為探討晶須表面涂層結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，制定預(yù)制塊的燒結(jié)溫度為700℃和1000℃。浸滲壓力試驗(yàn)結(jié)果表明：經(jīng)涂覆后晶須預(yù)制塊的浸滲壓力明顯降低；涂層物為ZnO的預(yù)制塊降低浸滲壓力的效果優(yōu)于涂層物為ZnAl2O4的。
　　透射電鏡觀察結(jié)果表明，在復(fù)合材料的制備過(guò)程中，ABOw表面的ZnO涂層可與熔融鋁發(fā)生置換反應(yīng)生成γ-Al2O3，而晶須表面的ZnAl2O4在擠壓鑄造過(guò)程未發(fā)生變化；ZnO涂層與基體不存在明確的位相關(guān)系，而Z

4、nAl2O4涂層與基體保持[111]ZnAl2O4//[111]Al的位相關(guān)系。
　　復(fù)合材料力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示：鑄態(tài)ABOw/S-ZnO/Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為380MPa，鑄態(tài)ABOw/N-ZnO/Al復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度為385MPa。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是由于兩種復(fù)合材料中晶須表面涂覆物的形貌不同造成的。此外，具有ZnAl2O4涂層的復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)于具有ZnO涂層的復(fù)合材料。
　　熱處理可優(yōu)化復(fù)合材料的力學(xué)性