自生Al2O3增強(qiáng)鉬基復(fù)合材料的成形機(jī)理研究.pdf

1、鉬是一種難熔金屬，具有強(qiáng)度大、硬度高、抗腐蝕、導(dǎo)熱導(dǎo)電性能好的特點(diǎn)，鉬及其合金在冶金、農(nóng)業(yè)、電氣、化工等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。生產(chǎn)中使用的鉬合金由于硬質(zhì)耐磨相較少，造成其高溫耐磨性和抗氧化能力差，不能滿足高溫磨損工況下的使用要求。在鉬基體上加入耐高溫的氧化鋁陶瓷硬質(zhì)顆粒，制得的Al2O3/Mo復(fù)合材料，綜合了鉬基體和氧化鋁增強(qiáng)相各自的優(yōu)點(diǎn)，可作為高溫耐磨結(jié)構(gòu)材料使用。本文采用溶膠-凝膠法制備混合鉬粉，用粉末冶金工藝制備純鉬和Al2O3體積分?jǐn)?shù)為

2、5％、10%、15%的復(fù)合材料，主要研究了粉體制備和材料燒結(jié)過程中的成形機(jī)理。用SEM、TEM、XRD、差熱分析儀、金相顯微鏡、電子天平等檢測(cè)儀器對(duì)各工序制備的樣品進(jìn)行形貌、顯微組織、相結(jié)構(gòu)和密度分析。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果對(duì)制粉工藝的優(yōu)化和復(fù)合材料在常壓下的燒結(jié)機(jī)制研究有著積極的意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱效應(yīng)計(jì)算出H2還原Al2O3/MoO3混合粉末時(shí)，H2與Al2O3不發(fā)生反應(yīng)；Al2O3/Mo壓坯在2000

3、℃常壓下燒結(jié)時(shí)，兩種相之間不發(fā)生反化學(xué)應(yīng)。⑵利用溶膠-凝膠法可制備出納米氧化鋁摻雜超細(xì)鉬粉。超細(xì)粉末由鉬和氧化鋁組成，氧化鋁顆粒均勻分布于鉬顆粒間，其平均尺寸約為60nm，鉬粉顆粒尺寸在500nm左右。氫氣還原過程中，氧化鋁的加入使鉬粉顆粒形狀規(guī)則化，促進(jìn)了不規(guī)則塊片狀MoO3向球形Mo粉的轉(zhuǎn)變。⑶Al2O3/Mo壓坯密度隨著氧化鋁含量的增加，先降低再升高。燒結(jié)體在較低溫度燒結(jié)時(shí)，氧化鋁含量對(duì)致密度影響明顯；較高溫度燒結(jié)時(shí)， Al2O3

4、/Mo復(fù)合材料的致密化速率較高，燒結(jié)成形時(shí)復(fù)合材料的致密度高于純鉬；燒結(jié)溫度對(duì)材料致密度的影響大于保溫時(shí)間。⑷鉬的常壓燒結(jié)機(jī)制既有體積擴(kuò)散也有晶界擴(kuò)散。隨著氧化鋁含量的增加， Al2O3/Mo復(fù)合材料高溫?zé)Y(jié)過程中，物質(zhì)遷移機(jī)制由體積擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散共同作用，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐跃Ы鐢U(kuò)散為主。⑸通過1700℃～2000℃的常壓等溫?zé)Y(jié)，確定了純鉬、5%VolAl2O3/Mo、10%VolAl2O3/Mo、15%VolAl2O3/Mo復(fù)合材料的燒結(jié)