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Al-Ni_2O_3系铝基复合材料微波合成研究

艾莹露  
【摘要】: 微波合成法是一种高效节能的材料制备方法。本文以Al、Ni2O3粉末为原料,采用常规及微波加热两种技术分别合成了Al-Ni2O3系铝基复合材料,利用多种现代测试技术对反应过程及反应产物进行观察分析,并通过自制软件测定微波加热过程的升温曲线,探索微波合成的工艺及其合成机理。 Al-Ni2O3系反应由两步组成,首先Al与Ni203反应生成Al203和活性Ni原子,接着活性Ni原子与Al反应生成Ni2Al3。增强体体积分数由20%增加到100%时,反应活化能由139.963 kJ/mmol增加到331.320 kJ/mol。增强体体积分数为20%的复合材料凝固时Ni2Al3长大,液态中析出NiAl3,反应产物由铝基体和细小颗粒Al203、大块Ni2Al3以及细条状NiAl3三种增强体组成。体积分数为50%的复合材料凝固到一定温度时,液相与Ni2Al3发生包晶反应产生了包晶相NiAl3。 相比于常规合成,微波合成时起爆温度降低134℃以上,反应速度显著加快,制备时间仅为常规合成的1/20。微波合成的产物组织致密、分布均匀且晶粒细小。增强体体积分数为10%的复合材料比起铝基体抗拉强度增加至145.3MPa,延伸率下降到为8%,断口上有大量细小韧窝,属韧性断裂。增强体体积分数为20%的材料抗拉强度为126.1MPa,延伸率1.75%,断口可见明显大块物,属脆性断裂。以上两种材料比起铝基体平均线膨胀系数分别降低了2.11%和8.05%。加入稀土氧化物,能提高材料的抗拉强度并降低其热膨胀系数。


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