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《河南科技大学》 2011年
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自生Al_2O_3增强钼基复合材料的组织与性能

侯风亮  
【摘要】:钼是一种具有高沸点、高熔点的难熔金属,其高温硬度、高温强度好,抗热震性、抗腐蚀性优良,还具有易于机械加工和压力加工的优点,这些优良特性使得钼及其合金被广泛应用于航空航天、电子、化工等的关键领域;然而,钼及其合金在高温下易氧化,再结晶后容易脆断且再结晶温度低,低温下变脆,而且塑-脆转变温度高,这些缺点限制了钼及其合金的加工性能与应用范围。本课题着眼于钼合金高温耐磨材料的开发,主要通过添加第二相Al_2O_3陶瓷硬质颗粒,以期达到提高材料的摩擦磨损性能的要求。以溶胶凝胶(sol-gel)法制备出氧化钼和氧化铝的混合粉体后,通过氢还原获得掺杂Al_2O_3的钼粉,结合粉末冶金的加工工艺方法制备Al_2O_3颗粒增强钼基复合材料,继而对其组织结构和磨损性能进行了测试。所用工艺过程和试验结果对钼合金的应用开发具有指导作用。 研究表明: 1.在用sol-gel法和氢还原制备Al_2O_3/Mo超微细混合粉体过程中,控制初始溶液pH2,柠檬酸添加量为钼酸铵质量的1.5倍时效果最佳,胶体有机物在加热至550℃时完全分解,铝以Al_2O_3的形式存在于混合粉体中。氧化铝颗粒能够起到细化各阶段基体颗粒的作用,并且随着Al_2O_3体积分数的增加,细化作用增强。 2.烧结坯体组织由钼和Al_2O_3两相组成,还产生了少量的Al_3Mo和Al_5Mo等新相,Al_2O_3的添加,细化了钼晶粒。随着Al_2O_3掺杂量的增加,钼基体的显微硬度逐渐增加;坯体的烧结收缩量先增加后降低,所得复合材料的密度先增加后降低,实测密度在掺杂量为7%~9%之间出现极值,且与理论密度的变化曲线之间存在交点。 3.当Al_2O_3含量为3%时,随着磨粒粒度的减小,Al_2O_3/Mo复合材料的比磨损率逐渐增加,在较高Al_2O_3含量(5%、10%、15%)时,比磨损率随磨料粒径的增大而呈现先增加后减少的趋势。Al_2O_3/Mo复合材料的磨损量随载荷增加和摩擦行程的增加而增加;主要磨损机理是因磨料滚压作用而产生的沟槽和犁沟;随着载荷的增加,犁沟的深度、宽度均增加;随着掺杂Al_2O_3体积分数的增加,磨损过程中产生的沟槽和犁沟的数量和深度都有一定程度的减小。 4.在400℃氩气气氛条件下与Cr26钢盘干滑动摩擦时,Al_2O_3/Mo复合材料的磨损量随Al_2O_3含量的增加而降低,摩擦系数随Al_2O_3含量的增加而升高。摩擦面上出现粘着磨损鳞片状磨损形貌。
【学位授予单位】:河南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB331

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