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《西安理工大学》 2002年
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熔渗法制备Al_2O_3/Al复合材料工艺研究

马红萍  
【摘要】: 本文根据物理熔渗法制备复合材料的工艺原理,在对氧化铝颗粒增强预制体的孔隙率测定方法进行初步探讨的基础上,采用增强相颗粒预制成形熔渗法制备Al2O3/Al复合材料,分析比较了直接浇注、合金上置和模块压入三种不同工艺的优缺点。采用正交试验优选出影响渗层深度的最佳方案,分析了Al2O3颗粒粒度、添加剂含量、浸渗温度和保温时间四个因素对复合材料渗层深度的影响。采用XRD、SEM和光学显微镜以及能谱等方法,分析Al2O3/Al复合材料的金相组织及相组成,并对界面处发生的化学反应进行了热力学和动力学分析。结果表明: 1.在测定强度不高的预制体显气孔率时,采用煤油浸渗测定法要比煮沸法更合理,预制体显气孔率试验测定值与理论估算值基本吻合。 2.粒度为6μm的氧化铝颗粒获得的显气孔率较小;氧化铝颗粒形状接近球形或较圆滑时获得的显气孔率较小;不同粒度Al2O3颗粒压制成的预制体显气孔率均随压制压力的增大呈递减趋势。 3.采用直接浇注熔渗法优选试验得出较佳的助渗剂为Ti、Mg和NaHCO3的混合物;正交试验结果表明,制备Al2O3/Al复合材料的优化方案为Al2O3颗粒粒度6μm,Ti百分含量2wt%,浸渗温度820℃,保温时间3h。浸渗保温时间对渗层深度影响最大;氧化铝颗粒粒径影响次之;浸渗保温时间的影响较小;Ti含量影响最不显著。 西安理工大学硕士学位论文 一 4.采用合金上置法和模块压入法制备A12O3从 复合材料皆可获得比较理想的 浸渗效果。加入A以SO4)3粉末可消除合金上置法中氧化铝膜的阻渗作用,采用氮 气保护制备的材料组织致密,界面结合良好。 5.对直接浇注法、合金上置法和模块压入法三种试验方法进行分析比较,可 以认为,合金上置法更为简便可行,但必须采取工艺措施消除加热过程中所形成的 表面氧化膜对浸渗的阻碍。 6.浸渗深度H与毛细管力PO、浸渗时间t及预制体内反压力A的关系为: H封芦士乙巡-1巳上二扭(1/叫。增加毛细管力、延长浸渗时间以及降低 aPa“尸 预制体内气体反压力均会提高铝合金液浸渗的深度。
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB331

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