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6月28日不锈钢板颗粒增强铝基复合材料的研发
双击自动滚屏 发布者:www.filehaste.com 发布时间:2013/6/28 阅读:1100次 【字体:

6月28日不锈钢板颗粒增强铝基复合材料的研发

近年来在金属基复合材料领域里,铝基复合材料的发展十分迅速。这不仅因为它具有重量轻、比强度、比刚度高、剪切强度高、热膨胀系数低、热稳定性与导热、导电性能良好,以及良好的抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀等一系列优点,而且因为在世界范围内有丰富的铝资源,加之可用常规设备和工艺加工成型和处理,因而制备和生产铝基复合材料比其他金属基复合材料更为经济,易于推广和应用。

  铝基复合材料包括纤维增强和颗粒增强两大类,颗粒增强铝基复合材料解决了纤维增强铝基复合材料增强纤维制备成本昂贵的问题,而且材料各向同性,克服了制备过程中出现的诸如纤维损伤、微观组织不均匀、纤维与纤维相互接触、反应带过大等影响材料性能的许多缺点,所以颗粒增强铝基复合材料已成为当今世界金属基复合材料研究领域中的一个重要热点,并日益向工业规模化生产和应用的方向发展。

  目前基体铝合金主要选用Al-Mg-Si系和Al-Zn-Mg系等可热处理强化合金。这些合金固溶度、固溶状态下的扩散系数以及界面能相对较小,因而可以减缓组织粗化和界面反应。增强颗粒主要是各种碳化物、氧化物、氮化物,硼化物等晶体颗粒。

  研究表明,随着增强颗粒的加入及其体积含量增大,复合材料弹性模量有明显提高,甚至接近或超过某些钛合金。这一特点为颗粒增强铝基复合材料在各方面的应用提供了很有利的条件。另外,增强颗粒的加入,由于增强颗粒与基体热膨胀系数的差异造成残余应力引起高密度位错,该材料还具有优异的阻尼性能。

  最近,哈尔滨工业大学发现TiB2颗粒增强铝基复合材料具有自润滑特性。所谓自润滑是指通过在承载基体中复合进具有低摩擦系数的固体润滑剂来减低摩擦表面间的摩擦力或其他形式的表面破坏作用。TiB2具有耐热、耐蚀和抗氧化能力强等优异的特性。其熔点、显微硬度及弹性模量均高于SiC,因此TiB2颗粒增强金属基复合材料在耐磨结构件上具有很好的应用前景。哈尔滨工业大学在 TiB2/Al 复合材料制备之前对TiB2颗粒进行600℃氧化2小时处理,利用压力浸渗法制备了体积分数为45%的TiB2/Al复合材料。经氧化后,颗粒表面出现了细小的氧化物。经分析为TiO2。经氧化处理后的TiB2颗粒在制备成复合材料后,界面存在约10~20 nm左右的过渡区,其中为微晶TiO2与非晶态的B2O3。微晶TiO2和非晶B2O3都具有自润滑作用,其中B2O3会与空气中的H2O接触形成H3BO3,进而降低复合材料摩擦系数。他们所研制的TiB2/Al复合材料在100克载荷作用下,呈现自润滑的特性,摩擦系数为0。08,并且可保持630 MPa 的抗拉强度,达到了界面设计和自润滑功能的综合效果。

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