【正文】 性的研究計劃，發(fā)展具有比Ni基高溫合金性能更好的高溫結(jié)構(gòu)材料是他們的長遠目標(biāo)，尤其注重發(fā)展一種具有溫度和力學(xué)性能介于Ni基高溫合金和高溫陶瓷材料之間的高溫材料、使用溫度能更高而高溫力學(xué)性能特別是強韌性良好的材料[1]。s requirements on the performance of materials is more and more high, in many aspects, such as the bearing structure design of missile, satellite, aircraft, ideal structural material with characteristics of light weight, high strength and modulus, namely the ratio of strength and modulus to high. Can be synergistic effect, the aluminum matrix posite is divided from each other, to make up for the shortings of single phase materials, improved the performance of the singlephase materials, new properties and can generate a single material does not have. Al3Nb intermetallic pounds with low density, high melting point, high modulus, and good cycle performance advantages, if used in the aluminum matrix posite material will produce widespread application prospect. In this paper, Al3Nb/ aluminum matrix posites were prepared by insitu reaction method, using the metallographic microscope, Vivtorinox hardness tester, universal vertical wear test machine to different melting temperatures, Al3Nb/ aluminum matrix posites microstructure, hardness and wear performance analysis, the optimum casting temperature is 850 ℃, hardness is , and the the contact pressure is 20N, 30N, 40N, 50N, 60N, , , wear as , , .Key words: Single phase material, posite, the casting temperature目 錄引言 1第一章 緒論 2 2 2 3 4 5 5 5 6 6 7 7 8 8 8 8 9 9 10第二章顆粒增強鋁基原位復(fù)合材料的制備 11 11 11 11 11 12 12 14 14第三章 試驗結(jié)果及分析 17 17 20結(jié)論 22參考文獻 23致謝 25引言材料在人類發(fā)展史上有著舉足輕重的作用，一種新材料的出現(xiàn)，通常會引起生產(chǎn)力的大幅度提高和生產(chǎn)工具的革新。鋁基復(fù)合材料各組分之間可協(xié)同作用,取長補短，彌補了單相材料的缺點，改進了單相材料的性能，甚至可產(chǎn)生單一材料所不具有的新性能。Al3Nb金屬間化合物具有低密度、高模量、高熔點、以及好的循環(huán)使用性能等優(yōu)點，如果應(yīng)用于鋁基復(fù)合材料將會產(chǎn)生廣泛的應(yīng)用前景。歷史學(xué)家常把人類的發(fā)展史劃分為石器時代、陶器時代、青銅器時代和鐵器時代。金屬鈮熔點較高、延展性和導(dǎo)熱性優(yōu)良,屬于難熔金屬( g／cm3)且密度較低。制約Nb、A1應(yīng)用的另一個主要原因是它的抗氧化性能較弱，鈮及其合金材料在空氣氣氛中600℃以上會發(fā)生嚴(yán)重氧化，最終導(dǎo)致脆性斷裂。Nb2Al合金很少作為結(jié)構(gòu)材料來使用，單相Nb2AI相當(dāng)脆．且韌脆轉(zhuǎn)折溫度(BDTT)也高于l150℃。第一章 緒論在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的今天，特別是尖端科學(xué)技術(shù)的突飛猛進，隨之人們對材料的性能要求也越來越高，在多個方面，例如在人造衛(wèi)星、設(shè)計導(dǎo)彈、飛機的承載構(gòu)件時，理想的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有重量輕，強度和模量高的特點，即比強度和比模量要高。正是復(fù)合材料各組分之間取長補短、協(xié)同作用的優(yōu)點彌補了單相材料的缺點，改進了單相材料的性能，甚至可產(chǎn)生單一材料所不具有的新性能。它既能保留原組成材料的主要特色，并通過復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對材料的要求越來越高。這些優(yōu)良的性能決定了它從誕生之日起就成為新材料家族中的重要一員[8] 。除此之外，還可以按用途和制備工藝來分類，按用途可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料；按制備工藝可分為外加增強相復(fù)合材料和原位自生復(fù)合材料。比強度和比模量是度量材料承載能力的一個指標(biāo)，比強度愈高，同一零件的自重愈?。槐饶Ａ坑?，零件的剛性愈大。金屬基復(fù)合材料中金屬基體占有很高的體積分數(shù)，一般在60％以上，因此仍保持金屬所特有的良好導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。④良好的高溫性能。復(fù)合材料的高耐磨性在汽車、機械工業(yè)中有重要的應(yīng)用前景，可用于汽車發(fā)動機、剎車盤、活塞等重要零件，能明顯提高零件的性能和壽命。與聚合物相比金屬性質(zhì)穩(wěn)定、組織致密、不存在老化、分解、吸潮等問題，也不會發(fā)生性能的自然退化；⑧二次加工性能較好。其中包括粉末冶金法、固態(tài)熱壓法、熱等靜壓法、軋制法、熱擠壓法、熱拉拔法和爆炸焊接法等。其中包括擠壓鑄造法、真空吸鑄、液態(tài)金屬浸漬法、真空壓力浸漬法、攪拌復(fù)合法等。目前應(yīng)用最廣的是原位自生法，因為固態(tài)法和液態(tài)法都是采用外加增強體的方法，其中增強體和金屬基體材料在高溫時將不同程度地發(fā)生界面反應(yīng)和氧化反應(yīng)等有害的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生界面脆性相。 在金屬基復(fù)合材料制備過程中，往往會遇到增強材料與金屬基體之間的相容性問題。直到80年代中后期，當(dāng)美國Lanxide公司和Drexel大學(xué)的M．J．Koczak等人先后報道了各自研制的原位A1203／Al和TiC／Al復(fù)合材料及其相應(yīng)的制各工藝后，才正式在世界范圍內(nèi)拉開了原位MMCS研究工作的序幕。 與傳統(tǒng)方法制備出的復(fù)合材料相比，金屬基原位復(fù)合材料具有如下特點：①增強體在金屬基體內(nèi)原位形核、長大，具有強界面結(jié)合、良好的相容性：②通過合理的選擇反應(yīng)物可以有效地控制增強相的種類、大小和數(shù)量，并可以通過成形工藝來控制增強相的分布，這樣就不易出現(xiàn)增強相的團聚和偏析；③省去了增強體的預(yù)處理，簡化了工藝流程，因此，成本也相對降低；④能與鑄造工藝結(jié)合，直接制造出形狀復(fù)雜、尺寸變化大的近終形產(chǎn)品；⑤增強相顆粒細小，往往處于微米級或微米以下，這樣就保證了材料具有較好的韌性和高溫性能，而且有很高的強度和彈性模量。該復(fù)合工藝的特點是成本較低，反應(yīng)材料種類較多，復(fù)合后的材料組織細密。Fukunaga等首先將反應(yīng)壓鑄法用于自生A1203粒子增強金屬間化合物基復(fù)合材料的制備[20]。因為它具有高強度、延伸率好，而且具有生產(chǎn)設(shè)備廉價，工藝簡單，節(jié)能高效，產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢，所以越來越受到國內(nèi)外材料工作者的關(guān)注。就目前的實際情況來看，顆粒增強復(fù)合材料具有很強的生命力，并已在汽車等方面初步獲得應(yīng)用。由于顆粒增強金屬基復(fù)合材料可以使用目前已知的金屬做基體，因而其具有性能的可控制性，所以目前已逐漸引起人們的關(guān)注。力學(xué)性能方面，PRMMC的彈性模量隨增強顆粒的體積分數(shù)的增大而增大，強度也有不同程度的增加。對PRMMC的磨損性能研究表明，磨損抗力隨著增強顆粒體積分數(shù)的增加可以顯著增加，且顆粒尺寸越大，其耐磨性越好。原位反應(yīng)合成的鋁基復(fù)合材料，具有細晶粒組織結(jié)構(gòu)，生成的增強體細小，可達到1微米粒度以下，且增強體與基體合金界面結(jié)合良好，具有優(yōu)良的機械性能，更高的耐磨性能和高溫性能。美國DwA特種復(fù)合材料公司用(SiCp)25％增強6061鋁合金基復(fù)合材料代替7075鋁合金生產(chǎn)宇航結(jié)構(gòu)導(dǎo)槽、角材，其密度下降了17％，用Al357合金+(SiC)20％可以制造坦克火力控制鏡的基片和導(dǎo)彈機翼。尤其現(xiàn)在研究較多的碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料性能優(yōu)異，用作功能材料，可望在機械、冶金、建材、電力等工業(yè)部門得到更廣泛的應(yīng)用。對于單相增強鋁基復(fù)合材料的研究取得了長足的進步，日本豐田公司在1983年首次成功地用A12O3／A1基復(fù)合材料制備了發(fā)動機活塞，與原來鑄鐵發(fā)動機活塞相比，質(zhì)量減輕了5％～10％，導(dǎo)熱系數(shù)提高了4倍左右。研究AlNb系統(tǒng)，以純鋁為機體，分別采用熔體反應(yīng)方法制備(Al3Nb)復(fù)合材料，分別