Al复合材料的原位合成机制和组织特征.pdf

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1、第34卷第5期北京科技大学学报VOI．34No．52012年5月JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijingMay2012微纳米ZrB2p／AI复合材料的原位合成机制和组织特征李桂荣张勋寅王宏明函赵玉涛陈刚’张钊’1)江苏大学材料科学与工程学院，镇江2120132)江苏中欧材料研究院有限公司，镇江212009囟通信作者，E-mail：whmlgr@ujs．edu．en摘要采用A1-KBF一KZrF组元通过熔体直接反应法制备了ZrB：颗粒增强铝基复合材料，优化的初始合成温度范围为850～8700c，反应时间为25～30mi

2、n．扫描电镜观察结果显示：ZrB：颗粒尺寸为300～400nm，颗粒间距200nm左右，有团簇现象，团簇体尺寸为3O一40m．当颗粒理论体积分数为3％时，单位熔体体积内ZrB颗粒形核数量为6．68×10m～，平均线长大速率为47．3nm·s～．分析团簇原因认为：大量细小高熔点ZrB：增加了熔体黏度，颗粒扩散阻力大，限制了颗粒迁移位移；ZrB颗粒因密度大具有较高的沉降速率．原位反应过程分析表明：通过Al，Zr—A1B间的分子化合及[zr卜[B]间的原子化合得到ZrB，颗粒，是高温稳定相．关键词金属基复合材料；铝；硼化锆；纳米颗粒；微观结构分类号TB333；TGI46．2II

3、nsitufabricationandmicrostructureofmicro-nanoZrB2p／AlcompositesLIGui—rong”，ZHANGXun—yin，WANGHong—ming，ZHAOYu—tao”。CHENGang，ZHANGZhao1)SchoolofMaterialsScience＆Engineering，JiangsuUniversity，Zhenjiang212013，China2)JiangsuCentralEuropeanMaterialResearchInstitute，Zhenjiang212009，China圜Corresp

4、ondingauthor，E—mail：whmlgr@ujs．edu．enABSTRACTAluminummatrixcompositesreinforcedbyZrB2particleswerefabricatedwithA1一KBF4一K2ZrF6componentsviaameltdirectreactionmethod．Thesuitablesynthesizingtemperatureandreactiontimeare850to870℃and25to30min．respectively．Scan—ningelectronmicroscopyobservatio

5、nsindicatethatthesizeoftheparticlesis300to400nmandtheintervalbetweenthemisabout200am．Someoftheparticlessticktogether，leadingtoclusterswithasizeof30to40m．Whenthetheoreticalvolumefractionoftheparticlesis3％，thenucleationamountis6．68x10“m～，andtheaveragelineargrowthvelocityis47．3nm·s～．Thereaso

6、nforclusteringisthatabundantfineandinfusibleZrB2particlesincreasetheviscosityofthecompositemelt．Highdiffusionresistanceprohibitstheparticlesfrommigrating．Thustheparticleshavehigherdensityandsedimentationvelocity，whichmakethemclustereasily．Insitureactionanalysisshowsthattheparticlescanbeob

7、tainedbymolecularcombinationbetweenA13ZrandA1B2oratomiccombinationbetweenZrandBatoms，andtheyarestableathightemperature．KEYWORDSmetallicmatrixcomposites；aluminum；zirconiumboride；nanoparticles；microstructure颗粒增强铝基复合材料因具有高的比强度、比料有着界面清洁、合成工艺简单易操作以及复合材刚度、低的热膨胀系数、耐磨性好和成本低