【正文】 研討會(huì)。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。 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(chē)工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。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(chē)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(chē)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(mǎn)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。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。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。在拋光過(guò)程中一邊打磨試件。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 第三章 試驗(yàn)結(jié)果及分析 樣品表征 圖 31 不同處理狀態(tài)下 鋁基原位復(fù)合材料 的金相顯微組織 a 為純鋁組織， b 為熔鑄溫度 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。 試樣硬度（單位： HV） 表 35 試樣編號(hào) 1 2 3 4 5 平均值 1 2 3 4 由硬度測(cè)試結(jié)果得： 750℃， Al3Nb顆粒增強(qiáng)體 生成 分布于鋁 基 中，對(duì)其硬度影響較大。在論文的選題、資料查詢(xún)及定稿過(guò)程中，給予我無(wú)私的幫助和悉心的指導(dǎo)！此外，還要感謝其它同學(xué)給予我無(wú)私的幫助。 2. 在熔鑄溫度為 800℃， Al3Nb顆粒增強(qiáng)體 生成 分布于鋁 基 中，對(duì)其抗磨損的程度比較好。 2. 一般情況下經(jīng)過(guò)腐蝕的表面會(huì)由光亮如鏡變得光澤灰暗，隱約有一層白色的霧，所以一定掌握好腐蝕時(shí)間。 ，使新磨痕與舊劃痕垂直，直到舊劃痕完全消失為止），再更換下一型號(hào)更 細(xì)的砂紙。 ② 奧林巴斯倒置式系統(tǒng)金相顯微鏡（日本 GX51F金相顯微鏡） 組成：光學(xué)系統(tǒng)，反射光照明器，電子系統(tǒng)，聚焦系統(tǒng)，物鏡轉(zhuǎn)換器，觀察筒和載物臺(tái)部分組成。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 第二章顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料的制備 實(shí)驗(yàn)材料 本實(shí)驗(yàn)所需合金材料成分如下： 不同 熔鑄溫度對(duì)對(duì)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料 的影響 實(shí)驗(yàn)用的基體為工業(yè)純鋁（ %），鈮粉（ Nb)純度： %，粒度： 300 目，以下圖表為工業(yè)純鋁的成分。 研究意義 Al、 Nb合金是 Al基鑄造合金中最重要的一個(gè)系列，占鋁鑄件產(chǎn)量的 85％～ 90％，主要原因是它具有低密度、高強(qiáng)度、另外，焊接、鑄造、耐磨、耐熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于航空、航天和汽車(chē)領(lǐng)域。延伸率則隨顆粒體積分?jǐn)?shù)的增大而減小。 (2)固一固反應(yīng)法，在該工藝中，增強(qiáng)相是由固相組元間的反應(yīng)生成的，通過(guò)固相間原子擴(kuò)散來(lái)完成，通常溫度較低，增強(qiáng)相的長(zhǎng)大傾向較小，有利于獲得超細(xì)增強(qiáng)相，但是該工藝效率較低。如果增強(qiáng)體能從金屬基體中直接原位生成，則相容性問(wèn)題可以得到很好的解決?？梢杂行У慕柚F(xiàn)有的各種金屬材料加工工藝設(shè)備實(shí)現(xiàn)金屬基復(fù)合材料的二次加工。由于在金屬基體中加入適量的高強(qiáng)度、高模量、低密度的纖維、晶須及顆粒等增強(qiáng)體，明顯提高了復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量。其中，增強(qiáng)材料是復(fù)合材料的主要承力者，特別是拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度等力學(xué)性能主要由增強(qiáng)材料承擔(dān)；基體的作用是將增強(qiáng)材料黏合成一個(gè)整體，起到均衡應(yīng)力和傳遞應(yīng)力的作用，使增強(qiáng)材料的性能得到充分發(fā)揮，從而產(chǎn)生一種復(fù)合效應(yīng)，使復(fù)合材料的性能大大優(yōu)于單一 材料的性能。通常要采用合金化或延性相增韌來(lái)避免其室溫脆性，通過(guò)合金化和金屬陶瓷復(fù)合這樣的工藝改善其抗氧化性能。 本科畢業(yè)論文 題 目 : 熔鑄溫度對(duì) Al3Nb/鋁基復(fù)合材料硬度及摩擦磨損性能影響的研究 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 摘 要 尖端科學(xué)技術(shù)在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展可謂是突飛猛進(jìn)，人們對(duì)材料的性能要求越來(lái)越高，在許多方面，例如在設(shè)計(jì)導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、飛機(jī)的承載構(gòu)件時(shí)，理想的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)具有重量輕、強(qiáng)度和模量高的特點(diǎn)，即比強(qiáng)度和比模量要高。目前研究較多的 Nb— Al系金屬間化合物主要是 Nb3A1和NbAl3。復(fù)合材料的性能主要取決于：① 基體的性能； ② 增強(qiáng)材料的性能； ③ 基體與增強(qiáng)材料之間的界面性能。用高比強(qiáng)度、比模量復(fù)合材料制 成的構(gòu)件質(zhì)量輕、剛性好、強(qiáng)度高，是航空航天領(lǐng)域理想的結(jié)構(gòu)材料。 金屬基復(fù)合材料的制備方法 20世紀(jì) 70年代以來(lái)，金屬基復(fù)合材料制造方法日趨成熟，主要可以分為三大類(lèi)[10]:① 固態(tài)法。因?yàn)樵簧傻脑鰪?qiáng)體與金屬基體界面結(jié)合良好，生成相的熱力學(xué)穩(wěn)定性好，不存在基體與增強(qiáng)體之間的潤(rùn)濕和界面反應(yīng)等問(wèn)題。屬于此方法的復(fù)合工藝有自蔓延高溫合成法 (SHS)、 XDTM法、接觸反應(yīng) 法、混合鹽反應(yīng)法和機(jī)械合金化 (MA)法等。材料的拉伸性能則受增強(qiáng)顆粒的尺寸、分布及體積分?jǐn)?shù)等多種因素的影響。 近年來(lái)，原位合成顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料因其一方面具有高的比強(qiáng)度，比剛度，低的熱膨脹系數(shù)，耐磨損，成本低等優(yōu)點(diǎn)，另一方面由于其增強(qiáng)體在熔體內(nèi) 反應(yīng)生成，具有尺寸小，界面潔凈無(wú)污染，熱穩(wěn)定性好，且與基體界面相容性好等特點(diǎn)，在航空，航天以及兵器和車(chē)輛等領(lǐng)域中，獲得了迅速的發(fā)展，是一種理想的新型結(jié)構(gòu)材料，以成為鋁基復(fù)合材料研究中的一個(gè)重要的研究方向。 （試樣總質(zhì)量為 100g） 表 21 試驗(yàn)用工業(yè)純鋁的化學(xué)成分表， wt% Al Fe Si Cu Ca 其他 增強(qiáng)相選擇 在過(guò)去幾十年，大量的研究者都集中在陶瓷增強(qiáng) 鋁基復(fù)合材料的研究中。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 功能：可在不同的放大倍數(shù)下觀察金相組織 ，拍攝圖像，其倒置載物臺(tái)放寬了對(duì)樣品的形狀要求，不用考慮物體非觀察面的平整和高低情況，用于觀察較厚的和較大的金屬材料等的載面，同時(shí)利用系統(tǒng)轉(zhuǎn)換可以分析樣品的金相組織，如晶粒度的評(píng)級(jí)，第二相的面積測(cè)量，層深長(zhǎng)度測(cè)量等。每更換一次砂紙都要將試件表面清洗干凈，防止上一次粗砂紙的砂粒殘留于細(xì)砂紙上在磨制時(shí)形成不必要的劃痕。 定要佩戴橡膠手套以防灼傷皮膚。 3. 在熔鑄溫度為 850℃， Al3Nb顆粒增強(qiáng)體 生成 分布于鋁 基 中，對(duì)其抗磨損的程度最好。 各位老師、同學(xué)和朋友積極的幫助我查資料和提供有利于 科研訓(xùn)練 論文寫(xiě)作的建議和意見(jiàn)，在他們的幫助下， 科研訓(xùn)練 論文得以不斷的完善，最終幫助我完整的寫(xiě)完了整個(gè)論文 ！ 最后祝大家身體健康、萬(wàn)事如意 ! 。 2．硬度測(cè)試 硬度測(cè)試在 維氏硬度計(jì) ,500g壓力 下 進(jìn)行，試樣經(jīng)過(guò)磨制拋光，測(cè) 5個(gè)點(diǎn)，取平均值。本組實(shí)驗(yàn)使用 奧林巴斯倒置式系統(tǒng)金相顯微鏡（日本 GX51F 金相顯微鏡） ，將試樣分別在 100,200,500 和 1000 倍下進(jìn)行觀察。在拋光機(jī)的拋盤(pán)上裝上粗拋光布，將裝水的礦泉水瓶中加入拋光粉，使其均勻混合。電子束熔煉、真空或氬電弧熔煉、等離子電弧熔煉是熔鑄 NbAl 合金的常用方法。金屬間化合物與鋁基體的熱膨脹系數(shù)相近，相對(duì)陶瓷而言，有小的脆性。對(duì)于單相增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究取得了長(zhǎng)足的進(jìn)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(dòng)機(jī)活塞，與原來(lái)鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)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。對(duì) PRMMC的磨損性能研究表明，磨損抗力隨著增強(qiáng)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 顆粒體積分?jǐn)?shù)的增加可以顯著增加，且顆粒尺寸越大，其耐磨性越好。因?yàn)樗哂懈邚?qiáng)度、延伸率好，而且具有生產(chǎn)設(shè)備廉價(jià)，工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能高效，產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)勢(shì)，所以越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外材料工作者的關(guān)注。直到 80年代中后期，當(dāng)美國(guó) Lanxide公司和 Drexel大學(xué)的M． J． Koczak等人先后報(bào)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(kāi)了原位 MMCS研究工作的序幕。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。金屬基復(fù)合材料中金屬基體占有很高的體積分?jǐn)?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。 金屬基復(fù)合材料的分類(lèi)和基本性能 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)材料的要求越來(lái)越高。 Nb2Al合金很少作為結(jié)構(gòu)材料來(lái)使用，單相 Nb2AI相當(dāng)脆．且韌脆轉(zhuǎn)折溫度 (BDTT)也高于 l150℃ 。 Al3Nb金屬間化合物具有低密度、高模量、高熔點(diǎn)、以及好的循環(huán)使用性能等優(yōu)點(diǎn)，如果應(yīng)用于鋁基復(fù)合材料將會(huì)產(chǎn)生廣泛的應(yīng)用前景 。由于具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)和有限的滑移帶，鈮鋁金屬間化合物的室溫塑性和韌性差，所以，提高延性和增韌是其獲得工業(yè)應(yīng)用的必備條件。一般來(lái)說(shuō)，復(fù)合材料由基體和增強(qiáng)材料組成。 ① 高比強(qiáng)度、高比模量。 ⑦ 不吸潮、不老化、氣密性好。而在原位自生法制備的金屬基復(fù)合材料中，基體與增強(qiáng)材料間的相容性好、界面干凈、結(jié)合牢固，特別當(dāng)增強(qiáng)材料與基體之間有共格或半共格關(guān)系時(shí)，能非 常有效地傳遞應(yīng)力，界面上不生成有害的反應(yīng)產(chǎn)物，因此這種復(fù)合材料有優(yōu)異的力學(xué)性能，越來(lái)越受到大家的青睞 [11]。 ③ 反應(yīng)擠壓鑄造法 該法的基本原理是將基體金屬液擠壓滲透到由反應(yīng)物制成的預(yù)制體中，通過(guò)其與基體金屬或其中的某一組元反應(yīng)生成新的增強(qiáng)相，從而達(dá)到強(qiáng)化基體的目的。由于增強(qiáng)顆粒的加入， PRMMC具備了一些不同于基體合金的物理和機(jī)械性能。顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料還可用于制造自行車(chē)、 醫(yī)療器具、運(yùn)動(dòng)器械等其他高性能要求的零部件。同時(shí)，Nb． A1也可作為一種高電流、高磁場(chǎng)下的超導(dǎo)材料來(lái)使用。 ：對(duì)原位合成的