高能球磨粉末冶金制备工艺对Al基复合材料组织与性能的影响

摘要

本文采用正交试验和单因素试验，优化了粉末冶金法制备颗粒增强铝基复合材料的制粉工艺。试验结果表明：转速、球磨时间和过程控制剂(Process Control Agent，PCA)的量是影响粉末粒度和形貌的主要因素，研究范围内的最佳工艺参数为：转速280rpm、球磨时间15h和4％(wt％)的PCA。随后以此为基础，着重研究了以下两个方面内容： 第一，以廉价的工业氧化铝(γ-Al<,2>O<3>)为增强体采用粉末冶金法成功的制备出γAl<,2>O<3>/Al基复合材料，并通过水浸法处理改善该复合材料的性能。结果表明经水浸处理后，γ-Al<,2>O<3>/Al基复合材料的硬度提高了约4.2倍，达到103.8HB，耐磨性能提高了约2倍。机理分析表明，其性能的提高是致密度的增加、体系能量的降低、良好的界面结合和增强体弥散分布共同作用的结果。针对这一机理，创造性地提出了一种新的增强模型——即二次增强模型。 第二，通过向常规SiC<,p>/Al基复合材料中添加稀土氧化物CeO<,2>，成功制备出不同稀土含量的RE-SiC/Al基复合材料。试验表明粉末冶金法制备SiC<,p>/Al基复合材料时，添加适量的CeO<,2>能明显提高复合材料的性能，如硬度提高约1.5倍，耐磨性较好；且稀土的加入量存在最佳值，过多的添加量会适得其反。在本试验范围内，最佳添加量为0.4％(wt％)；适量的稀土对SiC<,p>/Al复合材料性能的改善，其机理在于稀土能有效的抑制SiC<,p>/Al基复合材料的界面反应。

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章文献综述

1.1颗粒增强铝基复合材料概述

1.1.1颗粒增强铝基复合材料的制备

1.1.2颗粒增强铝基复合材料的性能

1.1.3颗粒增强铝基复合材料的应用

1.2颗粒增强铝基复合材料的历史及现状

1.2.1颗粒增强铝基复合材料的历史

1.2.2颗粒增强铝基复合材料的现状

1.3颗粒增强铝基复合材料的强化机制

1.4颗粒增强铝基复合材料的界面

1.4.1界面的结合形式

1.4.2界面对复合材料性能的影响

1.4.3界面的改善方法

1.5稀土元素的性质特点及其冶金作用

1.5.1稀土金属的性质特点

1.5.2稀土元素的冶金应用

1.6本课题的研究意义及内容

1.6.1本课题的研究意义

1.6.2本课题的研究内容

第二章试验材料与试验方法

2.1复合材料的原料选择

2.1.1增强体颗粒的选择

2.1.2基体粉末的选择

2.2复合材料的制备

2.3试验方法和测试仪器

第三章制粉工艺优化试验

3.1优化试验设计

3.2直观分析

3.3方差分析

3.4本章小结

第四章过程控制剂(PCA)在制粉过程中的作用

4.1试验材料与方法

4.2试验结果及分析

4.2.1 PCA对出粉率的影响

4.2.2 PCA对粉末粒度的影响

4.2.3粉末的X射线衍射结果

4.2.4 PCA对粉末形态的影响

4.3本章小结

第五章稀土对SiC/Al基复合材料性能的影响

5.1试验材料及方法

5.2试验结果及分析

5.2.1稀土对复合材料硬度的影响

5.2.2稀土对SiC/Al复合材料耐磨性能的影响

5.2.3 XRD检测结果

5.2.4稀土对SiC/Al基复合材料组织的影响

5.2.5 SEM检测结果分析

5.3本章小结

第六章水浸法对γ-Al2O3/Al基复合材料性能的影响

6.1试验材料与方法：

6.1.1材料制备

6.1.2材料分析与测试

6.2水浸试验结果与分析

6.2.1 XRD检测结果分析

6.2.2SEM检测结果分析

6.2.3水浸对硬度的影响

6.2.4水浸对耐磨性能的影响

6.2.5二次增强模型的提出

6.3本章小结

第七章结论

参考文献

致 谢

附 录