高能超聲作用下熔體反應合成ZrB2p-Al復合材料的研究.pdf

1、本文以Al-10wt%Zr和Al-3wt%B合金為原料,采用熔體直接反應法,在高能超聲作用下成功地制備了ZrB2/Al復合材料。利用X-射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、電子探針(EPMA)等現(xiàn)代分析和測試手段,研究了復合材料的相組成、顯微組織,測試其力學性能,并探討了高能超聲對原位反應動力學過程的影響。
　　 結果表明:不加超聲時熔體直接反應生成的顆粒為ZrB2,尺寸在1～20μm之間,形態(tài)呈塊狀和板條狀,且明顯團聚在

2、一起。經高能超聲處理后,復合材料組織中出現(xiàn)了多邊形的納米ZrB2顆粒,分布更加均勻,主要是由于超聲處理熔體時所產生的空化效應和聲流效應的綜合作用。
　　 對原位反應熱力學及動力學機制進行研究,結果表明:Al-Zr-B體系能在熔體中自發(fā)反應合成ZrB2顆粒。原位反應主要按熔化.擴散.反應.再擴散機制進行。高能超聲能夠顯著加快化學反應的進程。
　　 對超聲工藝對原位復合材料顯微組織影響的研究表明:在3min以內,隨著超聲功率

3、的增大,超聲作用時間的增加,復合材料中的ZrB2顆粒更細,分布也更加均勻。但當超聲作用時間為4min時,反而出現(xiàn)顆粒團聚。在其它條件相同的情況之下,間歇作用效果較連續(xù)作用效果好。
　　 復合材料力學性能實驗結果表明:施加高能超聲場后,復合材料的抗拉強度σb、屈服強度σs和伸長率δ較未施加高能超聲場時均有顯著提高,分別達到了94MPa、81MPa和14.5%,較未施加高能超聲場的復合材料分別提高了10.6%、15.7%和16.0%