三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷-鑄鐵復(fù)合材料的制備方法及性能研究.pdf

1、近年來(lái)，三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)陶瓷/金屬?gòu)?fù)合材料的研究引起了國(guó)內(nèi)外材料科研工作者的重視，并得到了較快發(fā)展。其主要原因是：與顆粒增強(qiáng)、纖維增強(qiáng)和晶須增強(qiáng)等常規(guī)的陶瓷/金屬?gòu)?fù)合材料相比，三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)陶瓷/金屬?gòu)?fù)合材料的每一種組成相的特性都能夠得到保留，并且各相同性，可充分發(fā)揮陶瓷相、金屬相各自的優(yōu)勢(shì)，以獲得最佳的綜合性能。這種復(fù)合材料可獲得良好的耐磨性和減振性等性能，有著廣闊的應(yīng)用前景。對(duì)這種復(fù)合材料的高效率低成本制備方法的探索已成為目前復(fù)合

2、材料學(xué)界新的研究熱點(diǎn)之一。 本文首先通過對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的分析，對(duì)三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)陶瓷/金屬?gòu)?fù)合材料及其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)陶瓷預(yù)制體的制備方法進(jìn)行了比較。 然后采用泡沫塑料先驅(qū)體掛漿成型工藝和高溫?zé)Y(jié)法制備出三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)碳化硅陶瓷預(yù)制體：并且選擇鑄造性能好、成形缺陷少的灰口鑄鐵作為金屬基體，采用常壓鑄滲方法制備出三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷/鑄鐵復(fù)合材料；研究了泡沫陶瓷預(yù)制體表面不同金屬化處理方式和復(fù)合材料的熱處理工藝對(duì)材料機(jī)械性能

3、的影響；采用金相顯微鏡等對(duì)多孔陶瓷預(yù)制體和復(fù)合材料的微觀形貌特征進(jìn)行觀察和分析，探討了復(fù)合材料微觀組織結(jié)構(gòu)與機(jī)械性能的關(guān)系。 接著在干滑動(dòng)磨擦條件下，對(duì)灰鑄鐵試樣和三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)碳化硅陶瓷/鑄鐵復(fù)合材料試樣進(jìn)行了磨擦磨損特性對(duì)比試驗(yàn)。 最后采用模態(tài)分析法對(duì)具有相同幾何尺寸的灰鑄鐵試樣和三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)碳化硅陶瓷/鑄鐵復(fù)合材料試樣進(jìn)行了振動(dòng)對(duì)比試驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：碳化硅質(zhì)泡沫陶瓷骨架表面經(jīng)銅化合物法金屬化處理可有效改善

4、金屬對(duì)陶瓷相的潤(rùn)濕與鑄滲能力；采用常壓鑄滲法制備的三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷/鑄鐵復(fù)合材料界面結(jié)合良好，界面無(wú)孔洞等微觀缺陷，為三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)陶瓷/金屬?gòu)?fù)合材料的低成本制備提供了一種新方法：制備的三維連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)碳化硅陶瓷/鑄鐵復(fù)合材料的耐磨性為基體灰鑄鐵的4.7～7.9倍；復(fù)合材料的減性能比灰鑄鐵有較大幅度提高，其阻尼比為灰鑄鐵的2.3倍(低頻段)；復(fù)合材料經(jīng)熱處理后，其硬度可提高0.62～1.91倍，抗壓強(qiáng)度提高0.56～1.04倍。