【正文】 750℃組織 在熔鑄溫度為 750℃ 組織 與純鋁的組織圖對(duì)比可以看出有少量 Al3Nb顆粒增強(qiáng)體 生成 分布于 鋁 基 中，其含量較少且分布不均勻， Al3Nb顆粒增強(qiáng)體多成點(diǎn)鏈狀分布于鋁基中，所以在此溫度大量的 Nb粉和純鋁并沒(méi)有完全反應(yīng)生成 Al3Nb顆粒溶于基體中。 先將腐蝕液配好放置于器皿中，然后將拋光好的金相試樣光面用清水或酒精清洗干凈并吹干，然后置于腐蝕液中。在拋光過(guò)程中一邊打磨試件。然后制成金相試樣。熔煉時(shí)，由于其能量高導(dǎo)致 Al 的揮發(fā)很 嚴(yán)重 ,難以獲得所需要的合金成分； 所以 NbAl 合金在熔煉 過(guò)程中比較苛刻，對(duì)設(shè)備要求比較嚴(yán)格。1% 測(cè)定最大摩擦力矩 摩擦力矩示值相對(duì)誤差 177。金屬間化合物作為增強(qiáng)相的復(fù)合材料在復(fù)合材料的研究中，也是一個(gè)有吸引的領(lǐng)域。 鈮與鋁形成的金屬間化合物具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、較高的熔點(diǎn)和較低的密度。美國(guó)一汽公司研制了用 SiC顆粒增強(qiáng)的 A Si、 Mg基復(fù)合材料制成的剎車輪； Dural公司采用攪拌熔鑄法研制了 A12O3／ 6061Al復(fù)合材料，用作汽車傳動(dòng)軸，與鋼傳動(dòng)軸相比，不平衡臨界速度提高了 14％，在國(guó)內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海交通大學(xué)，山東大學(xué)等對(duì)復(fù)合材對(duì) A12O TiB TiC、 SiC等單一顆粒增強(qiáng) Al基復(fù)合材料進(jìn)行了大量的研究，然而單內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 一增強(qiáng)體已經(jīng)不能完全滿足材料需要具備更高性能的要求，因此開(kāi)發(fā)具有更多性能的鋁基復(fù)合材料是當(dāng)今材料發(fā)展的必然趨勢(shì)，對(duì)于多相增強(qiáng)鋁基復(fù) 合材料的研究目前已經(jīng)引起了很多學(xué)者的青睞，而對(duì)于 ALNb間化合物的研究卻更是少見(jiàn)，目前也只是只是在 ALNi， ALMg， AlFe，進(jìn)行過(guò)研究，而用反應(yīng)鑄造法制備 NbAl鋁基復(fù)合材料的研究卻很少有人涉及。在汽車制造方面，幾乎所有的歐美汽車制造廠，在研究采用金屬基復(fù)合材料制造制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)鼓。 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn) 顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、低密度、低熱膨脹系數(shù)和良好的耐磨性等優(yōu)良性能，目前在航空航天及汽車工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。 顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 (Particulate Reinforced Metal Matrix Composites，簡(jiǎn)稱PRMMC)是將陶瓷顆粒增強(qiáng)相外加或自生進(jìn)入金屬基體中得到兼有金屬優(yōu)點(diǎn) (韌性和塑性好 )和增強(qiáng)顆粒優(yōu)點(diǎn) (高硬度和高模量 )的復(fù)合材料。但由于金屬基原位復(fù)合材料的研究時(shí)問(wèn)較短，在制備工藝、增強(qiáng)機(jī)制、材料性能及應(yīng)用等方面還存在一些問(wèn)題，有待于進(jìn)一步研究及完善。固 液反應(yīng)法根據(jù)反應(yīng)原理可分為： ① 直接反應(yīng)法 將固態(tài)碳粉或硼粉直接加入到高溫合金熔體中，使 C或 B同合金熔體中個(gè)別組元反應(yīng)，從而在基體中形成碳化物或硼化物的增強(qiáng)粒子 [1 17]。美國(guó)金屬學(xué)會(huì) (ASM)分別于 1993年和 1995年兩次召開(kāi)了原位復(fù)合材料的國(guó)際專題研討會(huì)。另外，金屬基體與增強(qiáng)體之間浸潤(rùn)性差，有時(shí)甚至不浸潤(rùn)，從而影響了復(fù)合材料力學(xué)性能的發(fā)揮。因?yàn)檎麄€(gè)工藝過(guò)程處于較低的溫度，金屬基體和增強(qiáng)體都處于固態(tài)，所以，金屬基體與增強(qiáng)體之問(wèn)的界面反應(yīng)不嚴(yán)重。 ⑥ 良好的斷裂韌性和抗疲勞性能。由它們制成的集成電路底板和封裝件可以迅速有效地把熱量散去，提高了集成電路的可靠性。金屬基復(fù)合材料的性能取決于所選用金屬或合金基體和增強(qiáng)體的特性、含量、分布等。在結(jié)構(gòu)材料方面，不但要求強(qiáng)度高，還要求重量輕，在航空航天領(lǐng)域尤其如此。 這樣 ，復(fù)合材料 就 誕生 了 。通過(guò)元素粉末熱壓反應(yīng)制備單相 Nb2AI的壓縮實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，在 1 200℃ 以下發(fā)生脆性斷裂，但屈服強(qiáng) 度比單相 Nb3Al合金的屈服強(qiáng)度要高，當(dāng)應(yīng)變速率為 1104 s1 時(shí)，溫度為 1300 ℃ 時(shí)為 870MPa ， 溫 度 為 1500 ℃ 時(shí)為290MPa[4]NbAl。鈮與鋁形成的金屬間化合物具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、熔點(diǎn)也較高和較低的密度。本文采用原位反應(yīng)方法制備了 Al3Nb/鋁基復(fù)合材料， 利用 金相顯微鏡 、 維氏硬度 計(jì) 、 立式萬(wàn)能磨損試驗(yàn)機(jī) 對(duì) 不同熔鑄溫度 下， Al3Nb/鋁基復(fù)合材料 組織、 硬度及摩擦磨損性能進(jìn)行 分析 ， 得出 最佳的熔鑄溫度為 850℃ ，硬度為， 并且在 接觸壓力為 20N、 30N、 40N、 50N、 60N下， 磨損 量為 、 、 、 。 關(guān)鍵詞 ： 單相材料 ,復(fù)合材料 , 熔鑄溫度 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 Abstract The development is advanced science and technology in the field of science and technology is make a spurt of progress, people39。 Nb、 A1可作為一種高磁場(chǎng)、高電流下的超導(dǎo)材料來(lái)使用 [23]。在 Nb— Al系 3種金屬間化合物中具有最低的氧化速率 [5],合金的熔點(diǎn)高、密度低和高溫氧化性能好。 復(fù)合 材料的定義和分類 復(fù)合材料 (posite materials)是由兩種或兩種以上的材料通過(guò)先進(jìn)的材料制備技術(shù)組合而成的性能優(yōu)異的新材料。金屬基復(fù)合材料正是為了滿足上述要求而誕生的。通過(guò)優(yōu)化組合可以得到具有以下性能的復(fù)合材料。 ③ 熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好。金屬基復(fù)合材料的斷裂韌性和抗疲勞性能取決于纖維等增強(qiáng)體與金屬基體的界面結(jié)合狀態(tài)，增強(qiáng)體在金屬基體中的分布以及金屬基體、增強(qiáng)體本身的特性，特別是界面狀態(tài)，最佳的界面結(jié)合狀態(tài)既可有效地傳遞載荷，又能阻止 裂紋的擴(kuò)展，提高材料的斷裂韌性；據(jù)美國(guó)宇航公司報(bào)道 C／ Al復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度與拉伸強(qiáng)度比為 。 ② 液態(tài)法。雖然這些都有解決的方法，但復(fù)合材料的制備工藝內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 5 會(huì)變得相對(duì)復(fù)雜。由此可見(jiàn)，原位 MMCS及其制備技術(shù)已成為材料科 學(xué)工作者普遍關(guān)注的研究課題。 ② 還原反應(yīng)法 該法利用了化學(xué)的還原反應(yīng)原理，即將不穩(wěn)定的化合物加入到合金熔體中，使合金熔體中的組元與加入的化合物發(fā)生熱還原反應(yīng)，生成所需要的更加穩(wěn)定的陶瓷或金屬間化合物增強(qiáng)相 [1 19]。目前，對(duì)金屬基原位復(fù)合材料的研究主要集中在以下幾個(gè)方面： ① 金屬基原位復(fù)合材 料的制備工藝研究和創(chuàng)新； ② 研究增強(qiáng)相的形成機(jī)理，進(jìn)一步完善反應(yīng)熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)體系。 PRMMC具有增強(qiáng)體成本低 ，微觀結(jié)構(gòu)均勻，材料各向同性，可采用熱壓、熱軋等傳統(tǒng)金屬加工工藝進(jìn)行加工等優(yōu)點(diǎn)，因而倍受關(guān)注。 顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料的制備特點(diǎn) 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的原位合成是通過(guò)元素間或化合物間的化學(xué)反應(yīng)，在鋁基體內(nèi)原位生成一種或幾種高硬度高彈性模量的陶瓷材料增強(qiáng)體，從而達(dá)到增強(qiáng)鋁基體的目的。國(guó)內(nèi)已將鋁基復(fù)合材料應(yīng)用于剎車輪，使其重量減少了 30％～ 60％，且導(dǎo)熱性大大改善。由于 NbAL原位反應(yīng)生成的 AL3Nb金屬間化合物具有優(yōu)越的性質(zhì)，作為增強(qiáng)顆粒，與鋁相容性很好，是理想的增強(qiáng)顆粒，所以研究它無(wú)疑對(duì) ALNb化合物增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究增加更多的參考價(jià)值，本文采用反應(yīng)鑄造法原位合成 Al3Nb顆粒增強(qiáng) 鋁基復(fù)合材料，也正是基于增強(qiáng)體優(yōu)越的性質(zhì)，以及反應(yīng)鑄造原位合成制備技術(shù) 成本較低，工藝簡(jiǎn)單，容易操作 。這種材料與目前廣泛研究和應(yīng)用的 Fe． Al系、 Ni． Al系、Ti． Al系相比，具有更高的熔點(diǎn)和適中的密度，是一種潛在的高溫結(jié)構(gòu)材料。 基體的選擇 它具有低密度、高模量、高熔點(diǎn)、以及好的循環(huán)使用性能等優(yōu)點(diǎn)，所以鈮的三鋁金屬間化合物可以很好的應(yīng)用于鋁基復(fù)合材料中。2% 主軸無(wú)級(jí)變速范圍 1～ 20xxr∕min 試驗(yàn)介質(zhì) 油，水，泥漿，磨料等 加熱器工作范圍 室溫～ 200℃ 試驗(yàn)機(jī)時(shí)間顯示與控制范圍 10s～ 999min 試驗(yàn)機(jī)主電機(jī)輸出最大力矩 5Nm 設(shè)備主要功能： M MW1型立式萬(wàn)能磨損試驗(yàn)機(jī)在一定的接觸壓力下，具有滾動(dòng)，滑動(dòng)或滑滾復(fù)合運(yùn)動(dòng)的摩擦形式，可在極低速或高速條件下，用來(lái) 評(píng)定潤(rùn)滑劑，金屬，塑料，涂層，橡膠，陶瓷等材料的摩擦磨損性能。本實(shí)驗(yàn)選擇電阻爐進(jìn)行爐料的熔煉。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 熔鑄溫度 表 22 試樣編號(hào) 保溫時(shí)間 (min) 攪拌時(shí)間 (min) 熔鑄溫度（℃） 1 40 10 750 2 40 10 800 3 40 10 850 4 40 10 900 2．金相試樣的制備 (1)將從鑄件上取下的試樣先用鋼銼將其表面較深的鋸痕及氧化層除去，再在砂輪機(jī)上倒出角度大約為 45176。一邊不斷地向拋光布上噴灑混有拋光粉的水。由于本實(shí)驗(yàn)鋁基合金試樣其他合金元素含量很少 所腐蝕時(shí)間不易確定，因此每腐蝕 5s 后即用清水沖洗，然后用電內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 吹風(fēng)吹干或用過(guò)濾紙將表面水分吸干，再在顯微鏡下觀察組織形貌，如此類推直到晶界清晰可見(jiàn)為止。而沉積于熔體底部。 900℃ 組織 ,幾乎沒(méi) Al3Nb顆粒增強(qiáng)體 生成 分布于鋁 基 中，再此溫度下Al3Nb顆粒增強(qiáng)體很少溶于鋁 基體 中 。 800℃， Al3Nb顆粒增強(qiáng)體 生成 分布于鋁 基 中，對(duì)其硬度影響比較大。15wt％ M92Si in situ posite with mischmetal addition． Mater Sci Eng． 20xx， A281： 104— 112． [20]陳東，樂(lè)永康，白亮，等． TiB2原位／ 7055鋁基復(fù)合材料的力學(xué)性能與阻尼性能．功能材料， 20xx， 15(3)： 15991602． 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 25 致謝 本文是代書(shū)華老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。她淵博的知識(shí)、開(kāi)闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。 900℃， Al3Nb顆粒增強(qiáng)體 生成 分布于鋁 基 中，對(duì)其硬度影響不明顯。 在轉(zhuǎn)速為 150r/min，時(shí)間為三分鐘的磨損下進(jìn)行： 1的磨損測(cè)試（單位： g） 表 31 接觸壓力 (N) 1 2 3 4 5 平均值 20 30 40 50 60 2的磨損測(cè)試（單位： g） 表 32