双重淬火细化晶粒(译文)

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1、材料科学杂志快报18(1999)1945-1948由熔融铝合金到纤维保温板的反应渗透法制成的氧化铝复合材料IL-SOOKIM,INSUPLEE材料工程部东义大学韩国釜山614-714电子邮箱：islee@hyomin.dongeui.ac.kr烧结的氧化铝是在众多氧化物陶瓷材料中一种最重要的工业材料。它有可能制造一种含有很少缺陷的氧化铝陶瓷，而且在采用高纯度的粉末微粒物作为烧结的初始材料和先进制造工艺中显示出了一个好的显微结构。因此，高质量的铝

2、合金陶瓷可以在各种实际运用中广泛采用。此外，还有连续性的措施来进一步提高氧化铝陶瓷的性质，比如强度，韧性，和导热性，来产生更好质量的氧化铝产品，它有由于机械和热力学震动而诱发的对应力很强的抗力。一种实现这个目标可能的方法就是在氧化铝中引入其他材料来形成复合材料，这样可以强化材料的显微结构。Lanxide的金属直接氧化过程（商标DIMOX），由于它制造新型氧化铝陶瓷基体复合材料的独创性和优越性已经引起了很多注意。这个由Lanxide公司和很多专利开发的技术已经在各种方面的技术中发布过。三氧化二铝的形成是在熔融铝合金

3、和熔融金属原始表面的空气的氧化反应过程中进行的。这个反应直到液态金属完全消耗引入到反应产物的毛细导管中才会停止（无压渗透过程）。一种非氧化的金属（残余金属）均匀的分布在三氧化二铝中，因此最终的显微结构包含三维相关的陶瓷和金属。此外，大量的不同性能的三氧化二铝基体复合材料可以通过放置填充材料如纤维，晶须或者粒子在母相金属表面，和在大量填充物的间隙中生长出固态的氧化铝或铝的基体来制造。如果由填充材料构成的最终部分的形状被屏障材料所覆盖，复合层将会长大到能限制基体长大的障碍层。这个过程有如下优势：1.这个过程的温度（大

4、概1100摄氏度）相对氧化铝烧结的过程来说比较低。2.有可能可以消除必定来源于粉末烧结的稠化收缩。一旦填充材料在烧制处理前粗加工到与成品有相同的尺寸和形状时，热处理的后续工作将大大减少。然而，这个过程有很少的缺陷，这个生产时间相对较长（氧化铝或铝层变厚的速率是15到25毫米每天）而且与精美细小陶瓷材料的综合过程的环境不易控制。最近，纤维绝热材料在高温熔炉的建设中广泛运用。同时，也在航天飞机的保热瓷片中作为金属基体复合材料的纤维强化广泛使用。尽管玻璃相的纤维在使用数量上占有绝对优势，晶体纤维的积极发展和频繁使用自从

5、真空成型的纤维绝热板容易被切屑和加工以来被报道。它很便于被用做复合材料的粗加工产品。在这个实验中，复合材料的准备材料是AlZnMg（7075）铝合金，纤维隔热板稳定地加热到1400摄氏度，而且以一种生长抑制剂CaSiO3为开始材料。铝合金，SiO2，纤维绝热板和CaSi03顺序地包装到氧化铝的坩埚中，随后这个坩埚和里面的物质加热到远高于合金熔点的温度。复合材料的显微结构在1000度和1200度的范围内长大，可以分别用光学显微镜检测，而且也可以测量物理机械性能比如密度，弯曲强度，断裂韧度和弹性模量。断口表面也可以用

6、扫描电镜（SEM）来观察研究。大部分的合金在氧化铝坩埚内都在700摄氏度融化。在铝合金冷却之后，由Junsei化学有限公司提供的反应物级别的Si02粉末，在铝合金的上表层分布散开。这种SiO2粉末据说可以起到氧化催化剂的作用来提高熔融铝合金的起始氧化速率。尺寸为50mm£50mm£25mm的纤维隔热板随后放置在SiO2粉末的下面。最终生长抑制剂（试剂等级为CaSiO3粉末）（和光纯药化学工业有限公司）覆盖绝热板来限制基体过度的生长。表格I表示纤维绝热板的化学成分和特征。这种材料在X射线衍射分析下呈玻璃相。纤维绝热

7、板的显微结构在图1中表明。它包含了由融化喷射法制成的纤维，这种纤维的厚度不统一。同时，未分辨出的粗厚的粒子也经常被观察到。上述坩埚包含的基体金属和粗成品分别在1000摄氏度和1200摄氏度在空气中加热20小时。对于在这个操作中基体材料的长大速率的研究在其他的论文中也有记录。热处理之后，坩埚破裂而且未反应的金属机械地迁移。大部分的复合材料被切分成很多尺寸适合材料性能测量的碎片，然后每一小片都被抛光。尺寸为50mm£50mm£25mm烧结氧化铝（多孔性为0%）由FriedrichsfeldDEGUSSITAL23提供

8、，承担与合成的复合材料性能比较的任务。每一个试样的密度都用阿基米德原理测量。弹性模量E,剪切模量G和泊松比都由频率为4MHZ的超声波穿透试样来测量。抗弯实验的样品尺寸50mm£4.5mm£3.5mm，断裂韧度KIc的测试样品尺寸50mm£5mm£3mm已经准备好了。边缘表面的测试样品已抛光来去除切削过程中产生的划痕。KIc由单刃开槽梁技术测量。在复合板顶层和底层表面抛光之