無(wú)壓浸滲法制備Al-,2-O-,3f--AZ91D復(fù)合材料工藝及性能研究.pdf

1、本文采用無(wú)壓浸滲方法制備了Al2O3纖維增強(qiáng)AZ91D鎂基復(fù)合材料。采用金相顯微鏡、SEM(掃描電鏡)、XRD(X射線衍射)和EDS(能譜分析)等檢測(cè)分析手段,對(duì)復(fù)合材料的組織、力學(xué)性能及摩擦磨損行為進(jìn)行了研究。 經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化得到的預(yù)制體通過(guò)掃描電鏡觀察,發(fā)現(xiàn)其內(nèi)部存在大量的微觀孔洞；通過(guò)測(cè)定預(yù)制體的孔隙率,其值可達(dá)72％以上；孔隙率隨造孔劑碳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增大,當(dāng)碳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于20wt.％時(shí),隨碳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,孔隙率

2、變化較明顯。碳粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于20wt.％時(shí),孔隙率變化幅度趨于平緩。 通過(guò)不同工藝條件下的浸滲成形實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在保溫溫度高于635℃、保溫時(shí)間大于40min時(shí)浸滲成形均可完成。復(fù)合材料的組織中除了存在長(zhǎng)條狀與點(diǎn)狀的Al2O3纖維及鎂基體外,還可以發(fā)現(xiàn)少量的微觀孔洞和生成的Mg2Si相；隨著保溫溫度的升高或保溫時(shí)間的延長(zhǎng),微觀孔洞的數(shù)量有所減少,同時(shí),Mg2Si相的數(shù)量也有所增多、尺寸略有變大,并對(duì)復(fù)合材料的硬度有較明顯的影響。Al

3、2O3纖維與Mg基體界面處結(jié)合良好,界面附近存在Mg2Si;Al2O3纖維表層附著有一層顏色較深的膜,經(jīng)能譜分析判斷其為MgO。增大Al2O3纖維的加入量,復(fù)合材料硬度呈現(xiàn)上升趨勢(shì),且復(fù)合材料的硬度都高于AZ91D鎂合金的。硬度隨保溫時(shí)間變化趨勢(shì)是平緩上升的,隨著保溫溫度變化趨勢(shì)是先升高后平緩降低。 復(fù)合材料的摩擦磨損實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)由輕微磨損向急劇磨損轉(zhuǎn)化的臨界載荷,隨著Al2O3纖維體積分?jǐn)?shù)的增加,該臨界轉(zhuǎn)變載荷逐漸升高。

4、Al2O3纖維含量對(duì)復(fù)合材料的磨損率的影響存在臨界值,臨界點(diǎn)就在Al2O3纖維18 vol.％時(shí)出現(xiàn)。隨著載荷的增加,磨損機(jī)制從低應(yīng)力磨料磨損和輕微粘著磨損向嚴(yán)重的高溫粘著磨損轉(zhuǎn)變。隨纖維體積分?jǐn)?shù)的增加,復(fù)合材料的磨損機(jī)制由粘著磨損向低應(yīng)力磨料磨損和輕微粘著磨損轉(zhuǎn)變。纖維18vol.％復(fù)合材料從輕微磨損到急劇磨損的臨界轉(zhuǎn)變溫度為250℃,在低溫時(shí)磨損機(jī)制為以磨料磨損為主,輕微粘著磨損為輔；隨著溫度的升高,粘著磨損加劇,并最終發(fā)展為嚴(yán)重的