AlNAl-Si复合材料的制备与性能研究

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1、摘要AlN／Al-Si复合材料的制备与性能研究学科：材料学作者：王光辉作者（签名）：导师：谷臣清教授导师（签名）：赵敬忠副教授答辩日期：2005.3摘要采用Si3N4微米粉与Al粉混合，经压制成形－反应烧结制备AlN／Al-Si复合材料的技术，研究了AlN的反应转变机理与AlN／Al-Si复合材料的制备原理。在此基础上，发展了一种用熔融Al浸渗Si3N4预制体，并进行反应烧结制备AlN／Al-Si复合材料的技术方法。采用XRD、SEM、光学电镜、能谱成分分析以及硬度测试等手段，研究分析了AlN／Al-Si复合材料的相组成、显微

2、组织、力学性能及复合材料中AlN与Al的界面情况。结果表明：AlN的反应生成机制是属于一种连续渐进式反应形成过程，即于高温下液相Al中的Al原子渗入Si3N4的晶体点阵取代Si原子而逐渐使之向AlN晶体点阵转化的过程。被取代的Si原子从固相Si3N4中析出，扩散溶入液相Al中，冷却后形成Al-Si合金固溶体，一般呈网状分布于AlN晶体相的周围。新生成的AlN与Al-Si合金相之间表现出很好的界面亲和性。通过对浸渗反应烧结法制备AlN／Al-Si复合材料的工艺、组织分析，以及对相应复合材料的硬度与抗弯强度的测试，发现采用该技术制

3、备的AlN／Al-Si复合材料，其力学性能与其反应烧结程度有密切关系，使Si3N4充分反应转变成AlN是获得此类材料优良力学性能的基础。I西安理工大学硕士学位论文关键词：AlNAlN／Al复合材料界面亲和性浸渗反应烧结*本研究是陕西省教育厅科技创新（03JK139）资助项目。IIABSTRACTTheInvestigationonthePreparationandPropertiesofAlN／Al-SiCompositesSpecialty:MaterialScienceCandidate:WangGuanghuiAdvis

4、or:Prof.GuChenqingAssociateProf.ZhaoJingzhongABSTRACTThetechniqueofAlN／Al-Sicompositesfabricatedbymeansofpressingformingandreactionsinteringwasstudied.ThereactionmechanismofAlNandthepreparationprincipleofAlN／Al-Sicompositeswasdeveloped.Onthebaseofthestudy,Theprepara

5、tionprocessofAlN／Al-SicompositeswasdevelopedbyinfiltrationofmelttechnicallypureAlintoSi3N4performsandreactionsintering.Thephasecomposition,microstructure,mechanicalperformanceandtheinterfacecharacteristicwereanalyzedthroughthemethodssuchasXRD,SEM,opticalmicroscope,E

6、DSandhardnesstestingetc.ResultsshowedthattheformationmechanismofAlNisacontinuousprogressiveprocess.TheSiatomsreplacedseparateoutfromsolidphaseSi3N4,diffuseanddissolveinliquidphaseAl，thenformAl-Sialloysolidsolutionaftercooling,commonlydistributingaroundAlNcrystalbymo

7、deofreticulation.ThenewerformedAlNbehavesfinerinterfaceaffinitywithAl-Sialloy.BytheprocessandstructureanalysisofAlN／Al-Sicompositesmadebyinfiltrationandreactionsintering,andthetestofhardnessandbendingstrength,itwasfoundthatthemechanicalperformanceofAlN／Al-Sicomposit

8、esmadebythemethodwasrelativetoreactionsinteringdegree.Ifthematerialhadbettermechanicalperformance,itwasthebasethatmakingSi3N4reactcomplete