Al2O3-ZrO2-Al復合材料的制備與性能研究.pdf

1、陶瓷顆粒增強鋁基復合材料大規(guī)模的實際生產(chǎn)應用越來越廣泛，不僅因為制備復合材料的原材料價格便宜，而且制備方法簡單，合成材料性能好，因此，陶瓷顆粒增強鋁基復合材料具有廣闊的前景。
　　為解決常規(guī)的粉末冶金法制備陶瓷顆粒增強鋁基材料的界面浸潤性差的問題，本文采用熱壓法制備Al2O3-ZrO2/Al復合材料，研究了增強體Al2O3-ZrO2顆粒含量及配比對鋁基復合材料微觀組織及性能的影響。以Al(NO3)3·9H2O和氨水為原料，利用液相

2、沉淀法制備出納米Al2O3粉體，通過TG-DTA、XRD、SEM等手段對粉體的熱行為、相成分與微觀結構進行表征;研究組成(Al2O3、ZrO2顆粒含量0％、6％、9％、12％和粒度)和熱壓工藝(560℃、570℃、580℃，升溫速度90℃/min，保溫時間5min，壓力20MPa)對復合材料力學性能（洛氏硬度、抗彎強度、耐磨性能等）以及顯微結構的影響;同時分析了Al2O3-ZrO2含量為6％時對復合材料組織結構與性能的影響，并探討了其相

3、關的機理。
　　研究結果表明，采用沉淀法制備的前驅(qū)體經(jīng)1000℃煅燒，可制備出粒徑約為150nm、等軸的α-Al2O3粉體顆粒。在采用α-Al2O3作為增強體時，熱壓溫度為580℃，α-Al2O3含量為6％時，復合材料的密度為2.46g/cm3，此時的抗彎強度較好達到70MPa，因為增強體含量增高之后復合材料內(nèi)部組織分散，而且斷裂形式以脆性斷裂為主。當熱壓溫度為570℃，含量為9％時，復合材料的密度為2.43g/cm3，此時的硬度

4、和耐磨性能較好，硬度達到73HRB，比基體Al的硬度提高了18％，磨損量為0.0639g。ZrO2作為增強體含量為6％，熱壓溫度為570℃時，復合材料的力學性能分別為硬度69HRB，比基體的硬度提高了11％，抗彎強度為54MPa，磨損量為0.1012g，此時性能較好，因為復合材料顆粒之間結合緊密，組織相互融合在一起，形成片狀結構。當Al2O3-ZrO2復合摻雜增強時，增強體含量為6％時，材料的致密度和力學性能較好，Al2O3-ZrO2按