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Al_2O_3颗粒增强钼基复合材料的制备与性能研究

代宝珠  
【摘要】: 钼合金在高温抗磨领域有广泛的应用,如穿孔不锈钢管的顶头、火箭发射器的喷嘴及喷管、有色金属挤压模具及钢铁压铸模具、稀土类磁体的烧结舟皿和垫板等。目前使用的钼合金中硬质抗磨相很少,其高温抗磨能力有限,越来越难以满足要求。寻求具有高温抗磨性能的钼合金或复合材料,对开发钼在高温抗磨领域的应用具有非常重要的意义。 本文采用固-固掺入法、液-固掺入法和溶胶-凝胶法,分别制备了混合钼粉;用粉末冶金工艺制备了Al_2O_3体积分数分别为3%、5%、7%、10%的复合材料。用SEM观察了混合钼粉的形貌、复合材料的显微组织和磨损形貌,用XRD分析了混合钼粉和复合材料的相结构;测定了混合钼粉的粒度、基体的显微硬度、复合材料的密度及摩擦系数和磨损量。 研究表明:制备的混合钼粉均由Mo和α-Al_2O_3组成;在氢气还原过程中Al_2O_3细化、均匀化了钼粉粒度;以二氧化钼为原料和溶胶-凝胶法制备的混合钼粉颗粒大小均匀,呈近似球形,而以三氧化钼为原料制得的混合钼粉颗粒大小不均匀,呈多边形,有较多的团簇状团聚体;以MoO_2为原料比MoO_3为原料制备的混合钼粉具有更好的压制成型性能。 制备的复合材料均由Mo和α-Al_2O_3组成;随Al_2O_3体积分数增加,复合材料密度先增加后减小,钼基体显微硬度不断增加;液-固掺入法制备的复合材料Al_2O_3颗粒细小均匀,其它方法制备的复合材料Al_2O_3颗粒较大,形貌不规则。 Al_2O_3含量对复合材料的摩擦系数影响不大,摩擦系数值在0.45~0.55之间波动;复合材料的磨损主要以滑动磨损为主,磨损表面有明显的犁沟和磨屑;随Al_2O_3含量的增加复合材料的磨损量趋于减少,在氧化铝含量5%时磨损量减少速率增加,溶胶-凝胶法制备的复合材料抗磨性能最好,磨损量比纯钼少29%。


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