原位合成法制備Al2O3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料.pdf

1、Al2O3顆粒增強(qiáng)有色金屬?gòu)?fù)合材料的研究近年來(lái)取得了較大進(jìn)展，但 Al2O3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料的研究卻進(jìn)展緩慢，其主要原因是鐵與 Al2O3的潤(rùn)濕性較差，結(jié)合困難。目前也有一些改善 Al2O3顆粒與鐵基體潤(rùn)濕性的方法，例如，對(duì)Al2O3顆粒表面進(jìn)行處理的化學(xué)鍍膜工藝和高溫自蔓延合成法（SHS）均可制得結(jié)合較好的 Al2O3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料，但前者對(duì) Al2O3顆粒的粒徑有很大限制，后者鋁熱反應(yīng)放熱量大，工藝可控性較差。本課題著眼于

2、開(kāi)發(fā)一種新型可控性強(qiáng)的 Al2O3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料制備工藝，以期改善 Al2O3顆粒與鐵基體的潤(rùn)濕性和界面結(jié)合問(wèn)題。
　　本課題以溶膠凝膠法制備的鋁溶膠為前驅(qū)體，加入還原鐵粉進(jìn)行液固摻雜，通過(guò)氫氣還原原位合成 Al2O3/Fe混合粉體，再加入石墨或其它合金元素，充分混合后冷壓成型，經(jīng)燒結(jié)制備成 Al2O3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料。用 XRD， SEM，TEM對(duì)作為前驅(qū)體的鋁溶膠、Al2O3粉體以及燒結(jié)態(tài)、淬火態(tài)的Al2O3/Fe基

3、復(fù)合材料進(jìn)行觀察、分析，并進(jìn)行硬度檢測(cè)，結(jié)果表明：
　　1.采用溶膠凝膠法，硝酸鋁與檸檬酸的摩爾比為1:3、溶液初始 pH值為1、膠溶溫度為80℃時(shí)可制備性能穩(wěn)定的鋁溶膠；干凝膠經(jīng)600℃焙燒后為無(wú)定形體，800℃焙燒后為γ-Al2O3，950℃焙燒后為α-Al2O3和γ-Al2O3兩相，1100℃焙燒后為單一的α-Al2O3；1100℃時(shí)所得 Al2O3粉體粒徑在20-30nm左右，形貌呈球形，且分散性較好。
　　2.原位

4、合成法制備的 Al2O3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料組織比較致密，Al2O3顆粒與鐵基體結(jié)合較好。只添加 C元素時(shí)基體組織為珠光體，其它組元的復(fù)合材料基體組織為鐵素體；添加 Mo元素時(shí)，增強(qiáng)相為 FeAl2O4，無(wú)添加 Mo元素時(shí)，增強(qiáng)相為α-Al2O3。
　　3.淬火顯著影響 Al2O3顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料的組織和性能。淬火處理后只添加 C元素的試樣基體組織為馬氏體，其它組元的試樣淬火后基體組織無(wú)改變。只添加 C元素的試樣淬火后基體硬度