氧化铝陶瓷颗粒粒度对Al2O3/Mo复合材料组织及性能的影响

摘要

本课题采用粉末冶金法制备A12O3/Mo复合材料，对材料制备工艺进行了研究，对所制备复合材料的组织、性能进行分析，讨论结构与性能的关系。得出以下主要结论：
　　Mo-A12O3复合粉经强烈球磨及1800℃高温烧结后，仍然保持Mo和Al2O3两相状态，体现出Mo和A12O3两相之间高度的化学稳定性。A12O3颗粒比Mo颗粒更易球磨细化，碎屑状的氧化铝粉末，均匀分布于钼颗粒之间，并且粘附在较大的钼颗粒上，形成球磨嵌入的结果。Mo-A12O3复合粉生坯最佳压制压力随着氧化铝含量的増加而降低，这是由复合粉压制成形性能变差所决定的。
　　当A12O3含量由Ovo1.％增至5vo1.%时，基体晶粒尺寸急剧减小，超过5vo1.%基体晶粒尺寸减小十分缓慢，并接近极限晶粒尺寸。添加A12O3颗粒不仅能够使钼基体形成细晶组织，而且第二相氧化铝颗粒具有稳定基体晶粒尺寸的作用，防止材料长期在高温下使用发生晶粒粗化进而引起性能劣化。
　　通过A12O3颗粒对基体钼力学性能增强分析，A12O3的烧结促进作用使基体Mo与A12O3颗粒紧密结合形成致密组织；弥散分布的氧化铝颗粒对钼原子的扩散产生阻挡作用，导致钼基体晶粒细小，获得细晶强化；复合材料受力时，钼晶粒内的A12O3颗粒钉扎位错滑移，钼晶界上的氧化铝颗粒钉扎晶界滑动；A12O3颗粒自身的高强度能够协助基体承载更大的载荷。
　　A12O3/Mo复合材料在高温下具有比基体Mo更好的耐磨性。无论在低温还是高温，A12O3/Mo复合材料的硬度总是高于纯Mo材料，故耐磨性优于基体金属Mo；添加氧化铝颗粒后基体Mo晶粒细小，这不仅使基体Mo的强度与塑性得到提高，而且提高了A12O3/Mo材料整体的强度和韧性，使材料在摩擦过程中表面裂纹不易萌生，从而也提高了该材料的抗磨性能。