Al-W復(fù)合材料及其密度梯度材料的制備研究.pdf

1、波阻抗梯度材料是波阻抗值沿厚度方向呈梯度變化的新型功能梯度材料，對靶具有準等熵壓縮特性，在動高壓領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用背景。本文選擇Al—W作為研究體系，采用真空熱壓燒結(jié)的方法制備出Al—W復(fù)合材料及其密度梯度材料。系統(tǒng)研究了Al—W復(fù)合材料的低溫致密化及其致密化機理，詳細測試了Al—W復(fù)合材料的聲學(xué)、力學(xué)性能。并對Al—W密度梯度材料的結(jié)構(gòu)進行了表征。 Al—W復(fù)合材料的XRD結(jié)果表明，當燒結(jié)溫度低于550℃時，Al—W復(fù)合材料中

2、僅存在Al、W兩種物相，未發(fā)現(xiàn)其他物相；燒結(jié)溫度超過560℃時，復(fù)合材料存在Al、W以及金屬間化合物Al5W、Al12W。隨著燒結(jié)溫度和燒結(jié)壓力的升高，Al—W復(fù)合材料的致密度明顯提高。在550℃—300MPa-120min的燒結(jié)制度下，含0～92wt．％W的Al—W復(fù)合材料均可燒結(jié)致密，其致密度均超過98.5％。 分析認為，Al—W復(fù)合材料的低溫致密化主要是依靠Al的燒結(jié)實現(xiàn)。燒結(jié)前期主要是Al、W顆粒間的相對滑動、Al顆粒的

3、破碎和塑性變形，此過程速度很快。燒結(jié)中期，Al發(fā)生塑性變形與塑性流動，填充了顆粒間的孔隙，致密度大幅提高。燒結(jié)后期，Al元素向W晶格中微量擴散，此過程比較緩慢，致密度略有提高。 含0～92wt．％W的Al—W復(fù)合材料的體積聲速變化范圍為3.34～5.28km·s-1，波阻抗值的變化范圍為14.13～43.97×106kg·m—2·s-1，變化趨勢與理論預(yù)測結(jié)果相符。隨著W含量的增加，Al—W復(fù)合材料的顯微硬度從45GPa增加到1

4、10GPa，抗彎強度從265MPa增加到530MPa。 在工藝條件550℃—300MPa-120min下，熱壓燒結(jié)制備出了含七層過渡層的Al—W密度梯度材料。Al—W密度梯度材料整體致密，每層Al、W顆粒分布均勻，過渡層界面清晰，平行度好。Al和W含量呈明顯的梯度分布。過渡層密度、厚度測量值與ρ（x）=2.702+0.661x2，的設(shè)計結(jié)果相符。Al—W密度梯度材料密度范圍為2.70～8.65g·cm—3，波阻抗值范圍為14.1