本课题的研究主要分为两大部分,第一部分是多孔网状Si₃N₄陶瓷增强体的制备以及性能检测;第二部分是用ZL305铝镁合金对前期制备的多孔网状Si₃N₄陶瓷增强体的浸渗工艺研究及其界面和耐磨性分析。旨在通过对这两个部分所用材料和制备工艺上的分析,找出一种合适的符合性能要求的金属基网络交叉结构复合材料的制备工艺。 以β-Si₃N₄为骨料,选择Al粉为低温烧结助剂,Al₂O₃、ZrO₂为高温烧结助剂,助剂添加量均为β-Si₃N₄骨料质量的5%;添加少量钙基膨润土、羧甲基纤维素作为浆料流变剂;SiO₂含量为30%的硅溶胶为粘结剂和溶剂,进行混浆。 采用有机泡沫体浸渍工艺制备多孔网状Si₃N₄陶瓷预制体,选用聚氨酯泡沫塑料为预制体浸渍骨架,通过平板挤压和离心甩料,将浆料均匀涂挂到泡沫体孔筋上,烘干以后进行烧结。 多孔陶瓷的烧结阶段采用二步烧结工艺,即对多孔陶瓷预制体进行一次预烧结,补充浸浆后,再进行二次烧结,这种工艺弥补了一次烧结后由于有机泡沫体和其他低熔点杂质挥发遗留的孔洞而造成的缺陷,从而制备得到结构致密的多孔陶瓷材料。 在相同烧结工艺和材质条件下,多孔陶瓷的抗压强度随着孔隙率的下降逐渐增加;孔隙率为78%时,抗压强度为0.72MPa,而孔隙率为90%时,抗压强度仅为0.1MPa左右。当烧结温度在1400℃时,多孔陶瓷具有最佳的烧结效果,既能保持很高的通孔率又保证了材料具有较高的抗压强度,当超过1400℃时,随着多孔陶瓷烧结过程液相量的增加,陶瓷骨架发生变形,甚至坍塌。 烧结后的多孔网状Si₃N₄陶瓷基本形貌是以β-Si₃N₄为主体,多元Si-N-O-Al系晶体相或玻璃相包容在Si₃N₄颗粒表面,这是由于在高温下,低熔点氧化物熔化并与粘结剂中的SiO₂发生反应,生成复杂的多元晶体或非晶体。 根据网络交叉结构复合材料的特点和应用范围,本课题选用ZL305合金为金属基体材料,采用负压牵引和气压推动的浸渗工艺完成合金液对多孔网状