Al-Ni-,2-O-,3-系鋁基復(fù)合材料微波合成研究.pdf

1、微波合成法是一種高效節(jié)能的材料制備方法。本文以Al、Ni2O3粉末為原料，采用常規(guī)及微波加熱兩種技術(shù)分別合成了Al-Ni2O3系鋁基復(fù)合材料，利用多種現(xiàn)代測(cè)試技術(shù)對(duì)反應(yīng)過(guò)程及反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行觀察分析，并通過(guò)自制軟件測(cè)定微波加熱過(guò)程的升溫曲線，探索微波合成的工藝及其合成機(jī)理。
　　 Al-Ni2O3系反應(yīng)由兩步組成，首先Al與Ni2O3反應(yīng)生成Al2O3和活性Ni原子，接著活性Ni原子與Al反應(yīng)生成Ni2Al3。增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)由20％

2、增加到100％時(shí)，反應(yīng)活化能由139.963 kJ/mol增加到331.320kJ/mol。增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)為20％的復(fù)合材料凝固時(shí)Ni2Al3長(zhǎng)大，液態(tài)中析出NiAl3，反應(yīng)產(chǎn)物由鋁基體和細(xì)小顆粒Al2O3、大塊Ni2Al3以及細(xì)條狀NiAl3三種增強(qiáng)體組成。體積分?jǐn)?shù)為50％的復(fù)合材料凝固到一定溫度時(shí)，液相與Ni2Al3發(fā)生包晶反應(yīng)產(chǎn)生了包晶相NiAl3。
　　 相比于常規(guī)合成，微波合成時(shí)起爆溫度降低134℃以上，反應(yīng)速度顯著加

3、快，制備時(shí)間僅為常規(guī)合成的1/20。微波合成的產(chǎn)物組織致密、分布均勻且晶粒細(xì)小。增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)為10％的復(fù)合材料比起鋁基體抗拉強(qiáng)度增加至145.3MPa，延伸率下降到為8％，斷口上有大量細(xì)小韌窩，屬韌性斷裂。增強(qiáng)體體積分?jǐn)?shù)為20％的材料抗拉強(qiáng)度為126.1MPa，延伸率1.75％，斷口可見(jiàn)明顯大塊物，屬脆性斷裂。以上兩種材料比起鋁基體平均線膨脹系數(shù)分別降低了2.11％和8.05％。加入稀土氧化物，能提高材料的抗拉強(qiáng)度并降低其熱膨脹系數(shù)。