三维连续网络结构增强金属基复合材料及其制备

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1、三维连续网络结构增强金属基复合材料及其制备免费获得VIP用户：按照以下提示点击操作后方可查看文章内容(免费)第一步,点击下面歌曲连接第二步,点击下面搞大了免费邮箱广告第三步,点击下面文字连接在金属基复合材料中引入了三维连续X络结构增强相的概念并给出了制备这种特殊结构复合材料的一种方法.以Al-TiO2-C系为例，对利用自蔓延高温合成方法（SHS）制备的Al2O3-TiC多孔连通X络陶瓷骨架进行真空高压浸渍Al液获得这种复合材料的整个制备过程进行了研究.重点研究了相关SHS反应过程中连通孔隙率的形成规律并利用扫描电镜和光学显微镜对Al2O3-T

2、iC多孔陶瓷材料以及得到的三维连续X络结构增强金属基复合材料的微观形貌特征进行了观察.关键词三维连续X络结构金属基复合材料SHS真空压力浸渍传统的复合材料，其增强相一般是晶须、长纤维、短纤维或颗粒［１］.近来，一种新型的复合材料X络交叉复合材料(Interperatingphaseposites)［２］引起了人们的注意.其基体与增强相在整个材料中形成各自的三维空间连续X络结构并且互相缠绕在一起.实际上自然界中大量存在着这种材料，比如骨骼、树木等.在这种复合材料中，每一种组成相的特性能够被保留，从而为获得具有多功能的复合材料提供了可能.比如说，

3、陶瓷相可用来提高耐磨性或断裂强度，而金属相就用来提高导电性或塑性.对于这种新型复合材料的研究现在还处于起步阶段，目前国外主要集中在陶瓷基与聚合物基复合材料方面.其中对于用金属相来增韧的陶瓷基复合材料，在制备工艺和增韧机理模型的研究方面人们已经做了比较多的工作［３～６］.它们有时被称作C4材料(co-continuousceramicposites)［７］.与传统的复合材料相比，它们具有更高的机械强度和韧性，显示出X络交叉结构其潜在的优势.然而，在金属基复合材料方面，国内外尚无这方面的报道.本文提出在金属基复合材料中引入三维连续X络结构增强相，

4、这不仅拓宽了增强相的选择范围，使之不再局限于颗粒、纤维、晶须等，更重要的是提出了一种新的增强结构和方式，将大大拓宽金属基复合材料的研究领域和范围，使我们能够获得一种完全新型结构的金属基复合材料.三维连续X络结构增强金属基复合材料具各向同性，其独特的增强相结构有助于大大提高金属基复合材料的高温性能和摩擦性能.对这种新型复合材料的提出、制备与深入研究将为金属基复合材料的研究发展开辟一条崭新的途径，为今后制备新型结构与功能的金属基复合材料奠定基础，具有重要的理论创新与实际意义.制备三维连续X络交叉复合材料是相当困难的，因为难以形成复合材料各自组元的

5、空间三维连续结构.一般来说，最常用的方法是将所需要的第二相浸渍到具有开放的多孔连通结构的预制件中去.SHS反应产物通常具有很高的孔隙率，这使我们想到利用SHS反应这个特性来制备具有多孔连续X络结构的陶瓷预制件.SHS材料制备技术有着如节能、清洁、快速等多方面的优点，但这里更重要的是SHS反应本身保证了增强相的三维连续结构，并且在处理之后能够有效形成高连通孔隙率，可浸渍的三维多孔连通X络结构.直接对一般SHS反应产物进行浸渍将是困难的，这是因为在一般SHS反应产物中，闭合孔隙占据了相当一部分；同时由于其开放连通孔隙率有限，难以浸渍更多的金属.为

6、了解决这些问题，我们通过向反应物中加入造孔剂形成多孔反应物，大大地提高了其SHS反应后产物的开放连通孔隙率，同时减少了其闭合孔隙率.采用这种方法，在随后的真空压力浸渍过程中成功地制备出三维连续X络结构增强的金属基复合材料.1实验方法1.1自蔓延高温合成(SHS)TiO2，Al和C通过反应式（1）合成Al2O3-TiC：3TiO2+4Al+3C→2Al2O3+3TiC(1)其中TiO2为试剂纯，Al粉为商业纯，C为石墨.Al，TiO2，C的名义尺寸分别为12，0.5和20μm.按化学配比将混合的粉末用无水酒精调匀，用Al2O3球球磨24h

7、，然后干燥，并用孔径100μm的筛子筛分.接着，在混合物中加入不同数量的平均直径为150μm的造孔剂并混合均匀.为了提高混合物的粘结性，在其中加入少量粘结剂，并将调匀后的混合物通过200μm的筛子，再将之压成直径为48mm，高度在20～24mm之间的试样.试样在75℃保温24h，使造孔剂充分挥发.SHS反应进行前先抽真空，然后通入1atmN2进行保护.利用X射线衍射对SHS反应产物进行成份分析，采用扫描电子显微镜对反应产物断面进行观察，用浸水法对反应产物的开放连通孔隙率进行测定,并计算出其闭合孔隙率.1.2真空压力浸渍采用真空压力浸渍的方法对

8、连通孔隙率为83%的SHS反应产物浸渍纯Al.预制件与浸渍金属在真空下加热,并由石墨膜分隔.在750℃时，以9MPa的压力向炉内通入N2气加压浸渍，并保持压力直到复