Al-ZrO-,2-、Al-ZrO-,2--B系原位反應(yīng)技術(shù)制備鋁基復(fù)合材料.pdf

1、本文運用放熱彌散反應(yīng)法(XD法)合成Al-ZrO2和Al-ZrO2-B系鋁基復(fù)合材料。根據(jù)熱力學(xué)基本理論對反應(yīng)過程進(jìn)行熱力學(xué)分析：采用金相顯微鏡、SEM和XRD等現(xiàn)代手段分析反應(yīng)產(chǎn)物及其微觀組織；結(jié)合DSC(Differential Scanning Calorimetry)曲線對反應(yīng)過程進(jìn)行動力學(xué)分析；研究不同工藝參數(shù)對反應(yīng)過程及其結(jié)果的影響；并測試材料的常溫力學(xué)性能，探討其強(qiáng)化機(jī)理和斷裂機(jī)制。 機(jī)理研究表明：在Al-ZrO2

2、系中，隨著溫度的增加，Al液化并與ZrO2形成液-固界面，當(dāng)溫度升至830℃左右時，界面處反應(yīng)生成熱力學(xué)穩(wěn)定的α-Al2O3和活性Zr原子，α-Al2O3與液態(tài)Al潤濕性差，偏聚于反應(yīng)界面，阻礙Zr原子的擴(kuò)散；zr原子在反應(yīng)熱和濃度梯度的作用下擴(kuò)散進(jìn)入Al基體，反應(yīng)生成Al3Zr。Al-ZrO2-B反應(yīng)系中，加入的B首先與Al在700℃結(jié)合生成AlB2，升溫至840℃左右時，與ZrO2結(jié)合反應(yīng)生成α-Al2O3和ZrB2，抑制Al3Zr

3、形成，B/ZrO2摩爾比為2時，Al3Zr基本消失，反應(yīng)產(chǎn)物僅由α-Al2O3和ZrB2組成；由升溫速率分別為10℃/min、20℃/min和30℃/min的DSC曲線和Kissinger方程，計得Al-ZrO2的反應(yīng)活化能為358 kJ/mol，B/ZrO2摩爾比為1時，反應(yīng)活化能升至393 kJ/mol。 性能研究表明：增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)為20％和30％的復(fù)合材料，隨著B/ZrO2摩爾比由0增至1和2時，拉伸強(qiáng)度先降后升，分別由