【正文】 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，用作汽車傳動軸，與鋼傳動軸相比，不平衡臨界速度提高了14％，在國內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，上海交通大學(xué)，山東大學(xué)等對復(fù)合材對A12OTiBTiC、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，對于多相增強(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，而對于ALNb間化合物的研究卻更是少見，目前也只是只是在ALNi，ALMg，AlFe，進(jìn)行過研究，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。主要研究內(nèi)容為原位復(fù)合材料的制備工藝、增強(qiáng)相尺寸控制、原位復(fù)合材料的最佳成分選擇、常溫力學(xué)性能檢測、增強(qiáng)相與基體界面的金屬學(xué)特征、增強(qiáng)機(jī)制的分析和討論。采用光學(xué)顯微鏡觀察Al3Nb顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的形貌及分布、顆粒的大小等。立式萬能磨損試驗機(jī)測試不同熔鑄溫度的耐摩擦磨損程度。鈮與鋁形成的金屬間化合物具有優(yōu)良的高溫強(qiáng)度、較高的熔點和較低的密度。同時，Nb．A1也可作為一種高電流、高磁場下的超導(dǎo)材料來使用。第二章顆粒增強(qiáng)鋁基原位復(fù)合材料的制備 本實驗所需合金材料成分如下：不同熔鑄溫度對對顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的影響實驗用的基體為工業(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。相對傳統(tǒng)鋁合金而言，其可以大大改善材料的機(jī)械性能，然而，這些材料有以下不足：基體與陶瓷增強(qiáng)相的熱膨脹系數(shù)相差很大、高的脆性。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，也是一個有吸引的領(lǐng)域。最使人們感興趣的是Al3Nb，其密度 (／cm3)，高熔點(1605℃)這些是SiC所不具有的。為實驗的可行性與經(jīng)濟(jì)性，反應(yīng)物的選擇有：Nb粉和純鋁加入Nb摩擦磨損測試 原 料 熔煉，澆鑄 試樣加工 特性測試金相觀察硬度測試 、澆鑄及熱處理設(shè)備：（1）高溫箱式加熱用電阻爐 型號：RJX413額定功率：4kw 頻率：50Hz額定溫度：1350℃ 接線方式： 并聯(lián)穩(wěn)定電壓：30100伏 生產(chǎn)廠家：哈爾濱第二電爐制造廠（2）粘土坩堝，坩堝鉗，耐火磚（3）金屬型模具 直徑：22mm 長度：90mm2. 拋光機(jī)； 金相試樣拋光機(jī)型號：P2型 拋盤直徑：200 mm 轉(zhuǎn)速：1400 r/min電動機(jī)：、220V、50HZ，拋光粉，拋光膏4. 電子秤：用來測試顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的硬度。 功能：測定黑色金屬，硬度和金，有機(jī)金屬表面滲氮層，非金屬材料的維氏度.MMW1型立式萬能磨損試驗機(jī)是由主軸驅(qū)動系統(tǒng)、各種摩擦副專用夾具、油盒與加熱器、摩擦力矩測定系統(tǒng)、摩擦副下副盤升降系統(tǒng)、彈簧式微機(jī)施力系統(tǒng)、操作面板系統(tǒng)以及試驗機(jī)減震墊鐵等部分組成。1%測定最大摩擦力矩 摩擦力矩示值相對誤差 177。：對原位合成的復(fù)合材材料進(jìn)行金相組織觀察。 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，觀察筒和載物臺部分組成。 NbAl 合金在熔煉過程中，由于鈮和鋁的密度和熔點存在很大的差異，容易導(dǎo)致低熔點元素的揮發(fā)， Nb 和氣氛氣體、坩鍋或模具之間的反應(yīng), 從而影響合金收率。熔煉時，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 合金在熔煉過程中比較苛刻，對設(shè)備要求比較嚴(yán)格。、熔煉及澆鑄過程按照實驗試件所需爐料的配比將原材料在鉗工臺上使用手鋸進(jìn)行切割配制，將配好的爐料按試件編號準(zhǔn)備好。實驗前先將坩堝預(yù)熱使坩堝中的水分蒸發(fā)掉。將一號爐升溫至1100℃，待爐溫穩(wěn)定后將將盛有一定量工業(yè)純鋁鋁塊的石墨坩堝放入高溫電阻爐中。然后制成金相試樣。的倒角，防止精拋時毛邊刮蹭精拋布造成不必要的劃痕。使新磨痕與舊劃痕垂直，直到舊劃痕完全消失為止），再更換下一型號更細(xì)的砂紙。(3)砂紙打磨后的無劃痕的試件就可以粗拋光了。在拋光過程中一邊打磨試件。直到試件表面較為光潔且無劃痕。直到試件表面光亮如鏡，無明顯劃痕和水痕就可以進(jìn)行下一步的腐蝕了?；瘜W(xué)腐蝕就是將精拋光好的磨光面在化學(xué)腐蝕劑中腐蝕一定時間，從而顯示其試樣組織形貌。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。其過程大致為：清洗試樣表面并吹干→計時腐蝕→清洗腐蝕面→吹干→組織形貌觀察。2. 一般情況下經(jīng)過腐蝕的表面會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間。本組實驗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。而沉積于熔體底部。圖33 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850℃組織在熔鑄溫度為850℃組織與純鋁的組織圖對比可以看出有大量的Al3Nb顆粒增強(qiáng)體生成分布于鋁基中，大部分粒狀的Al3Nb顆粒增強(qiáng)體多成團(tuán)狀聚集分布于鋁基中，即其分部彌散程度較差，并且分布也不均勻，但在此溫度下鋁基中溶解的Al3Nb顆粒增強(qiáng)體量很多。而沒有反應(yīng)的Nb是沉積于熔體底部?！娼M織,有少量Al3Nb顆粒增強(qiáng)體生成分布于鋁基中，其含量較少且分布較為均勻，Al3Nb顆粒增強(qiáng)體成團(tuán)球狀分布于鋁基中?！娼M織,幾乎沒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 。在轉(zhuǎn)速為150r/min，時間為三分鐘的磨損下進(jìn)行：1的磨損測試（單位：g）表31接觸壓力(N)12345平均值20304050602的磨損測試（單位：g）表32接觸壓力(N)12345平均值20304050603的磨損測試（單位：g）表33接觸壓力(N)12345平均值20304050604的磨損測試（單位：g）表34接觸壓力(N)12345平均值2030405060由摩擦磨損測試結(jié)果得：1. 在熔鑄溫度為750℃，Al3Nb顆粒增強(qiáng)體生成分布于鋁基中，對其抗磨損的程度較好。3. 在熔鑄溫度為850℃，Al3Nb顆粒增強(qiáng)體生成分布于鋁基中，對其抗磨損的程度最好。2．硬度測試硬度測試在維氏硬度計,500g壓力下進(jìn)行，試樣經(jīng)過磨制拋光，測5個點，取平均值?！妫珹l3Nb顆粒增強(qiáng)體生成分布于鋁基中，對其硬度影響比較大?！?，Al3Nb顆粒增強(qiáng)體生成分布于鋁基中，對其硬度影響不明顯。2) 對耐摩擦磨損的影響：磨損抗力隨著增強(qiáng)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。參考文獻(xiàn)[1]陳國良．金屬問化合物結(jié)構(gòu)材料研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]．材料導(dǎo)報，2000，14（9）： 15CHEN Guoliang．Ramp。15wt％M92Si in situ posite with mischmetal addition．Mater Sci Eng．2000，A281：104—112．[20]陳東，樂永康，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，2001，15(3)：15991602．致謝本文是代書華老師精心指導(dǎo)和大力支持下完成的。她淵博的知識、開闊的視野和敏銳的思維給了我深深的啟迪。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)練論文寫作的建議和意見，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完了整個論文！最后祝大家身體健康、萬事如意! 25