Bi2O3涂覆Al18B4O33晶須增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的界面反應(yīng)及高溫變形行為.pdf

1、本文采用化學(xué)沉淀方法對(duì)硼酸鋁晶須表面進(jìn)行Bi2O3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)鋁基復(fù)合材料(Bi2O3和晶須的質(zhì)量比分別為0、1:10、1:20、1:30和1:40，簡(jiǎn)寫為ABOw/Al、10、20、30和40ABOw/BO/Al復(fù)合材料)。利用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射和差熱掃描分析儀等方法研究了復(fù)合材料微觀組織結(jié)構(gòu)并確定了界面反應(yīng)；分析了Bi2O3含量對(duì)復(fù)合材料擠壓鑄造過程中的滲透壓力、拉伸

2、性能和熱膨脹性能的影響規(guī)律；研究了Bi2O3含量對(duì)復(fù)合材料高溫壓縮變形和熱擠壓變形行為的影響機(jī)制，并對(duì)擠壓態(tài)復(fù)合材料的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)定。
　　差熱分析和透射電鏡觀察均證實(shí)，晶須表面涂覆的Bi2O3和液態(tài)鋁在復(fù)合材料的擠壓鑄造過程中發(fā)生了反應(yīng)，在硼酸鋁晶須和基體的界面上生成了低熔點(diǎn)的金屬鉍。界面反應(yīng)改善了晶須和液態(tài)鋁的潤(rùn)濕性，一方面，降低了復(fù)合材料在擠壓鑄造過程中滲透壓力，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

3、數(shù)量，提高了復(fù)合材料的拉伸性能，特別是斷裂延伸率。但Bi2O3含量不易超過0.55mass%(40ABOw/BO/Al復(fù)合材料)，否則由于低強(qiáng)度涂層含量的增加反而惡化了復(fù)合材料的拉伸性能。另外，結(jié)合金屬鉍在凝固時(shí)體積膨脹及熔化時(shí)能松弛晶須周圍應(yīng)力的現(xiàn)象，闡述了含Bi2O3的復(fù)合材料物理熱膨脹系數(shù)隨溫度變化幅度較大的原因。
　　復(fù)合材料高溫壓縮變形的研究結(jié)果表明：由于在晶須和基體的界面上引入低熔點(diǎn)的金屬鉍，可以松弛高溫變形過程中界面

4、應(yīng)力，使晶須和基體的界面容易滑動(dòng)，降低了晶須周圍的位錯(cuò)密度，其結(jié)果是，改善了ABOw/BO/Al復(fù)合材料的高溫塑性，降低了復(fù)合材料最大壓縮流變應(yīng)力；并且，減輕了晶須折斷程度，弱化了ABOw/BO/Al復(fù)合材料的應(yīng)變軟化現(xiàn)象。另外，兩種復(fù)合材料的最大流變應(yīng)力均隨溫度的升高或應(yīng)變速率的降低而逐漸減小。
　　由于擠壓溫度高于界面上金屬鉍的熔點(diǎn)，那么擠壓過程中界面上液相鉍有助于改善復(fù)合材料的熱擠壓成型能力。隨著Bi2O3含量的增加，復(fù)合材