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现代科学技术的发展,特别是航空航天技术及军事技术的发展,对材料的性能提出了更高的要求。既希望它们具有良好的综合性能,低密度、高强度、高刚度、高韧性、耐磨等,又希望它们能够在高温、高压、高真空、强烈腐蚀性及辐射等极端条件下使用。近20年来,轻质、高强材料的需求,使金属基复合材料的研究得到人们的广泛关注,因为它们具有比基体材料更高的的强度、弹性模量,更好的耐磨能力等。陶瓷增强体,比如B.C.N的化合物等正以各种形式:连续纤维、短纤维、晶须和颗粒等应用于金属基复合材料之中。
在金属基复合材料的大家庭中,Al2O3颗粒增强的Al基复合材料具有高比强度、比模量等优良性能,被认为在航天和汽车等领域具有广泛的应用,可以制作连接装置、变速装置、活塞等。
本文综述了Al2O3增强铝基复合材料的研究现状和发展趋势。基于文献报道的Al2O3颗粒增强Al基复合材料的研究现状,我们提出了用纳米Al2O3颗粒来增强铝基复合材料设想。实验步骤主要分三步:纳米粉体的制备,纳米粉体的成型,烧结处理。
本文利用X光衍射方法、扫描电镜方法和差热分析方法,分析了高能球磨过程中纳米复合粉末的变化过程,制备了混和均匀、增强颗粒体积比为5、10、20vol Al2O3p/Al的纳米复合粉末样品。在传统粉末冶金热压烧结方法的基础上增加了一步中温(230℃)、高压(850Mpa)成型处理,制备了致密度较高的坯体。最终烧结处理后的5、10、20vol%Al2O3p/Al的致密度达到了99.9%、99.9%、96.39%。制得的复合材料的机械性能与基体相比有了很大的提高,5、10、20volAl2O3p/AlMMC的屈服强度分别达到了375、440、625 Mpa。纳米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的机械特性是由陶瓷颗粒加入引起的位错增殖和界面效应决定。对于我们的实验材料,热失配位错增殖,晶界位错塞积和Orowan模型是主要的强度增强机制。