纳米Al2O3增强金属基复合材料的研究进展

摘要

纳米Al2 O3颗粒具有优异的力学性能,加入金属中可以大幅提高材料的拉伸强度、 屈服强度、 硬度等常温力学性能及高温性能.在目前的实验室及工业生产中,制备纳米Al2 O3应用最广泛的是液相法,包括沉淀法、 溶胶-凝胶法、 水解法、微乳液法等.纳米Al2 O3增强金属基复合材料可以通过外加法或原位法制备.外加法是在制备复合材料之前单独合成纳米Al2 O3颗粒,结合粉末冶金、 熔铸等方法引入金属基体,但往往容易出现纳米增强体团聚及增强体与基体界面结合不好.适当的加工工艺,如机械合金化、 摩擦搅拌工艺,能在一定程度上弥补这些缺点.原位法是使金属Al发生氧化反应,或基体中其他元素的氧化物与金属Al发生铝热反应生成Al2 O3,再通过热压、 挤出等致密化手段来制备纳米Al2 O3增强金属基复合材料.原位法制备的复合材料往往增强相与基体界面结合更好,且纳米Al2 O3在基体中分布更均匀、 分散.纳米Al2 O3在金属基复合材料中增强机制主要有两方面,一是Orowan机制,弥散在金属晶粒内部的纳米Al2 O3颗粒起到阻碍位错通过的作用;二是部分纳米Al2 O3分布在金属晶界附近,阻止晶界移动,从而阻止晶粒长大.最后展望了纳米Al2 O3增强金属基复合材料的发展前景,指出显微组织结构的构型设计是进一步提高这类材料综合力学性能的有效途径.