【摘 要】
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陶瓷/金属复合材料不但具有陶瓷材料的低密度、高硬度、高强度、耐高温、耐磨性以及耐酸碱腐蚀等性能,而且具有金属材料高韧性、塑性以及导热性,因此被广泛的应用于耐磨和酸碱
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陶瓷/金属复合材料不但具有陶瓷材料的低密度、高硬度、高强度、耐高温、耐磨性以及耐酸碱腐蚀等性能,而且具有金属材料高韧性、塑性以及导热性,因此被广泛的应用于耐磨和酸碱腐蚀等环境。三维网络陶瓷/金属复合材料中陶瓷增强体和金属基体在三维空间上均呈现三维网络贯穿结构,相比于颗粒增强、纤维增强等传统复合材料,其性能得到了较大的提升,受到研究者的广泛关注。 本课题通过在陶瓷骨架表面化学气相沉积金属镍涂层改善Al2O3陶瓷与钢之间的润湿性,研究钢熔液浸渗陶瓷的制备工艺,制备耐磨耐高温的三维网络氧化铝/钢复合材料;并对复合材料组织结构及其力学性能进行研究。 研究结果表明:通过钢液浸渗表面沉积有Ni镀层的三维网络Al2O3陶瓷骨架,能够成功制备出内部没有宏观孔洞、界面结合紧密的三维网络氧化铝/钢复合材料;钢液不仅能够完全浸渗到泡沫陶瓷孔隙中与泡沫陶瓷表面形成紧密的的锯齿状机械结合,而且能够浸渗到泡沫陶瓷的孔筋与三角微孔中,进一步提高增强体与基体的结合力。复合材料的抗弯强度随着增强体体积分数的增加呈现减小的趋势,体积分数为11.44%(10ppi复合材料)的复合材料的抗弯强度是氧化铝实体陶瓷的4.46倍;断裂过程中,复合材料中的钢基体出现明显的塑性变形,裂纹沿着陶瓷与钢界面扩展。随着陶瓷增强体体积分数的增加,复合材料的体积磨损量减少,钢的体积磨损量是体积分数为19.35%(20ppi压缩复合材料)的复合材料的4.43倍,复合材料的耐磨性能总体上优于钢材料;复合材料的磨损机理:硬质磨粒与钢基体主要发生微观切削、多次塑变(包括推挤,抹平,碾压等)形式磨损,而硬质磨粒与Al2O3主要以表面微观断裂(剥落)为主。
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