自生Al2O3增強鉬基復合材料的成形機理研究.pdf

1、鉬是一種難熔金屬，具有強度大、硬度高、抗腐蝕、導熱導電性能好的特點，鉬及其合金在冶金、農(nóng)業(yè)、電氣、化工等領域應用廣泛。生產(chǎn)中使用的鉬合金由于硬質耐磨相較少，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顆粒，制得的Al2O3/Mo復合材料，綜合了鉬基體和氧化鋁增強相各自的優(yōu)點，可作為高溫耐磨結構材料使用。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體積分數(shù)為

2、5％、10%、15%的復合材料，主要研究了粉體制備和材料燒結過程中的成形機理。用SEM、TEM、XRD、差熱分析儀、金相顯微鏡、電子天平等檢測儀器對各工序制備的樣品進行形貌、顯微組織、相結構和密度分析。整個實驗過程及結果對制粉工藝的優(yōu)化和復合材料在常壓下的燒結機制研究有著積極的意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴應用標準反應熱效應計算出H2還原Al2O3/MoO3混合粉末時，H2與Al2O3不發(fā)生反應；Al2O3/Mo壓坯在2000

3、℃常壓下燒結時，兩種相之間不發(fā)生反化學應。⑵利用溶膠-凝膠法可制備出納米氧化鋁摻雜超細鉬粉。超細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，促進了不規(guī)則塊片狀MoO3向球形Mo粉的轉變。⑶Al2O3/Mo壓坯密度隨著氧化鋁含量的增加，先降低再升高。燒結體在較低溫度燒結時，氧化鋁含量對致密度影響明顯；較高溫度燒結時， Al2O3

4、/Mo復合材料的致密化速率較高，燒結成形時復合材料的致密度高于純鉬；燒結溫度對材料致密度的影響大于保溫時間。⑷鉬的常壓燒結機制既有體積擴散也有晶界擴散。隨著氧化鋁含量的增加， Al2O3/Mo復合材料高溫燒結過程中，物質遷移機制由體積擴散和晶界擴散共同作用，逐步轉變?yōu)橐跃Ы鐢U散為主。⑸通過1700℃～2000℃的常壓等溫燒結，確定了純鉬、5%VolAl2O3/Mo、10%VolAl2O3/Mo、15%VolAl2O3/Mo復合材料的燒結