Bi2O3涂覆Al18B4O33晶須增強鋁復合材料的界面反應及高溫變形行為.pdf

1、本文采用化學沉淀方法對硼酸鋁晶須表面進行Bi2O3涂覆處理，利用擠壓鑄造法制備了晶須體積分數為20％的硼酸鋁晶須增強鋁基復合材料(Bi2O3和晶須的質量比分別為0、1:10、1:20、1:30和1:40，簡寫為ABOw/Al、10、20、30和40ABOw/BO/Al復合材料)。利用掃描電鏡、透射電鏡、X射線衍射和差熱掃描分析儀等方法研究了復合材料微觀組織結構并確定了界面反應；分析了Bi2O3含量對復合材料擠壓鑄造過程中的滲透壓力、拉伸

2、性能和熱膨脹性能的影響規(guī)律；研究了Bi2O3含量對復合材料高溫壓縮變形和熱擠壓變形行為的影響機制，并對擠壓態(tài)復合材料的力學性能進行了測定。
　　差熱分析和透射電鏡觀察均證實，晶須表面涂覆的Bi2O3和液態(tài)鋁在復合材料的擠壓鑄造過程中發(fā)生了反應，在硼酸鋁晶須和基體的界面上生成了低熔點的金屬鉍。界面反應改善了晶須和液態(tài)鋁的潤濕性，一方面，降低了復合材料在擠壓鑄造過程中滲透壓力，提高了復合材料的成品率；另一方面，減少了復合材料中微孔洞的

3、數量，提高了復合材料的拉伸性能，特別是斷裂延伸率。但Bi2O3含量不易超過0.55mass%(40ABOw/BO/Al復合材料)，否則由于低強度涂層含量的增加反而惡化了復合材料的拉伸性能。另外，結合金屬鉍在凝固時體積膨脹及熔化時能松弛晶須周圍應力的現象，闡述了含Bi2O3的復合材料物理熱膨脹系數隨溫度變化幅度較大的原因。
　　復合材料高溫壓縮變形的研究結果表明：由于在晶須和基體的界面上引入低熔點的金屬鉍，可以松弛高溫變形過程中界面

4、應力，使晶須和基體的界面容易滑動，降低了晶須周圍的位錯密度，其結果是，改善了ABOw/BO/Al復合材料的高溫塑性，降低了復合材料最大壓縮流變應力；并且，減輕了晶須折斷程度，弱化了ABOw/BO/Al復合材料的應變軟化現象。另外，兩種復合材料的最大流變應力均隨溫度的升高或應變速率的降低而逐漸減小。
　　由于擠壓溫度高于界面上金屬鉍的熔點，那么擠壓過程中界面上液相鉍有助于改善復合材料的熱擠壓成型能力。隨著Bi2O3含量的增加，復合材