论文部分内容阅读
本文采用溶胶-凝胶法对硼酸铝晶须表面进行ZnO和ZnAl2O4涂覆处理，利用挤压铸造法制备了晶须体积分数为20％的硼酸铝晶须增强铝复合材料。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射和差热-热重分析等方法研究了涂覆晶须及复合材料的微观组织结构；分析了纳米涂覆对复合材料挤压铸造过程中的渗透压力、拉伸性能和热膨胀性能的影响规律；研究了涂覆对复合材料高温拉伸和高温压缩变形行为的影响机制。 差热-热重分析和透射电镜观察证实，硼酸铝晶须表面涂覆的ZnAl2O4在挤压铸造过程中和铝不发生反应，但Al和ZnAl2O4之间存在明显的位向关系111 O ZnAl111//42 Al，}{110 O ZnAl110//}。硼酸铝晶须表面涂覆的ZnO和液态42 Al铝在复合材料的挤压铸造过程中发生了铝热反应，反应方程式为：3ZnO→+2Alγ-O Al32++Q3Zn，界面产物为γ-Al2O3，生成的Zn溶解到界面附近的基体里。涂覆改善了晶须和液态铝的润湿性，一方面，降低了复合材料在挤压铸造过程中渗透压力，提高了复合材料的成品率；另一方面，减少了复合材料中微孔洞的数量，提高了复合材料的拉伸性能，特别是断裂延伸率。 热处理不改变涂覆硼酸铝晶须增强铝复合材料的界面结构，但影响其力学性能。随热处理时间的延长，ZnO涂覆的硼酸铝晶须增强铝复合材料拉伸性能普遍下降，而ZnAl2O4涂覆的硼酸铝晶须增强铝复合材料的拉伸强度，屈服强度和弹性模量提高，延伸率却明显下降。 复合材料的高温拉伸强度随拉伸温度升高而降低，延伸率先增加后降低，等强温度时延伸率最大。纳米涂覆可以明显提高复合材料的高温拉伸强度， ZnAl2O4涂覆较ZnO涂覆对复合材料高温下拉伸强度的提高更有效。涂覆也改变了 ABOw/Al复合材料高温下以界面断裂为主的断裂机制，变为以近界面基体断裂为主的机制。 ABOw/Al复合材料高应变速率下压缩时加工硬化和应变软化现象明显，复合材料中基体铝的(220)、(331)和(420)织构度较弱。而低应变速率下压缩时，复合材料的加工硬化和应变软化现象均显著下降，复合材料中基体铝的(220)、(331)和(420)织构度较强。ZnAl2O4涂覆的硼酸铝晶须增强铝复合材料在高应变速率与低应变下的高温压缩规律正好与ABOw/Al复合材料相反。晶须转动容易导致复合材料加工硬化和应变软化现象的产生，晶须折断基本不产生加工硬化和应变软化现象。