AlN顆粒增強鉬基復合材料的制備及其結(jié)構(gòu)與性能的研究.pdf

1、鉬合金是一種常用的發(fā)動機用高溫合金，在航空、航天領(lǐng)域中有廣泛的應用。但隨著輕量化要求的不斷提高，鉬合金的減重在某些裝備上已成為一個迫切需要解決的問題。利用陶瓷顆粒增強是解決上述問題的有效技術(shù)途徑之一。通過復合化，在復合材料中陶瓷組分可以保持或部分改善鉬合金的耐高溫性能，同時在一定程度上降低合金的體密度。
　　本論文以AlN陶瓷顆粒為增強相，利用粉末冶金法對AlN/Mo復合材料的制備進行了研究。通過對燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力、保溫時間等工

2、藝參數(shù)的調(diào)整和燒結(jié)過程中材料物相分析，研究了體系的高溫化學穩(wěn)定性和致密化機制；研究了燒結(jié)工藝、原料組分與材料結(jié)構(gòu)及性能之間的關(guān)系，為材料制備工藝與組分的優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。
　　實驗結(jié)果表明，AlN/Mo體系具有較好的高溫化學穩(wěn)定性，在1900℃及以下的高溫燒結(jié)過程中，沒有明顯的第二相生成；且二相界面結(jié)合良好。
　　在1750℃及以上的SPS燒結(jié)溫度條件下，體系的致密化表現(xiàn)出壓力越大致密化進程越快，且原料晶粒可保持無明顯的變化；

3、表現(xiàn)出明顯的塑性變形為主的致密化機制。在無壓氣氛燒結(jié)的條件下，AlN/Mo體系在1900℃的燒結(jié)溫度下才可致密化，晶粒有明顯長大；表現(xiàn)出擴散控制為主的致密化行為。
　　當AlN/Mo體積比為1：1時，復合材料的SPS燒結(jié)材料的彎曲強度、熱導性能等均隨著燒結(jié)溫度、燒結(jié)壓力及保溫時間的增加而有所提升，與相對致密度的變化規(guī)律基本一致。當致密度為約99％時，復合材料的硬度可達620HV左右，抗彎強度為601Mpa，常溫下熱導率能達到90

4、W/K·m以上。與純鉬合金樣品相比，在硬度明顯增加的同時，彎曲強度和熱導性能基本相當。采用氣氛燒結(jié)的AlN/Mo復合材料，在1900℃，2h燒結(jié)樣品具有最高的硬度（590HV）和彎曲強度（517MPa）,進一步延長保溫時間，材料性能出現(xiàn)劣化。這可能是由于晶粒過分長大導致的。
　　利用透射電鏡對樣品進行高分辨分析時發(fā)現(xiàn)有 AlN晶粒中出現(xiàn)了部分細小的金屬Mo晶粒以晶內(nèi)晶的形式存在。我們推測可能是由于在高溫下部分Mo固溶進入 AlN并

5、在低溫下析出。這種動力學過程也可較好地解釋復合材料中兩相界面較好的結(jié)合狀態(tài)。這種結(jié)構(gòu)可能對材料的熱導也存在一定的影響。。
　　在對樣品原料組分進行調(diào)整的實驗中發(fā)現(xiàn)，隨著體系中 AlN相對體積的增加，體系燒結(jié)的致密化行為變得困難。在AlN/Mo體積比為1:2時，與純鉬合金樣品相比復合材料的彎曲強度（760MPa），硬度（540HV）均有較大的提升，體密度降低約30%，同時熱導率值（97W/K·m）基本保持不變。進一步提高 AlN的體