[01338123]高温界面稳定的硼酸铝晶须增强铝复合材料的设计及性能研究

晶须增强铝基复合材料具有成本低廉、工艺简单、力学性能优良和易加工变形等一系列优点,成为金属基复合材料的一个重要分支。作为一种新型的结构材料,具有十分广泛地应用前景。 界面作为基体和增强体之间非常重要的区域,对材料的设计、制备以及宏观性能均会产生显著地影响,一直是人们关注的热点。然而,界面润湿性差和界面反应严重时制约硼酸铝晶须增强铝基复合材料发展的两个关键因素,显著影响复合材料的力学性能。如何提高界面润湿性,同时有效阻碍高温下界面反应的发生,对于该类符合材料面向广泛的工程化应用具有重要的理论和现实意义。虽然针对其中一个方面分别有一些的研究,但同时并有效解决上述两个问题的研究报道较少。 增强体涂层处理是较为有效的改善界面的途径。涂层除对增强体具有一定的保护作用外,对提高增强体与基体的润湿性,控制界面反应的发生有着积极的作用。涂层技术与作用机理的研究将对复合材料的设计和改善复合材料力学与物理性能产生巨大的推动作用。 本项目主要以硼酸铝晶须与铝基金的界面为研究对象,通过溶胶-凝胶法实现硼酸铝晶须表面的Cr2O3涂覆硼酸铝晶须增强2024铝复合材料。对晶须表面的涂覆工艺,复合材料的界面反应,室温力学性能,高温力学性能,耐磨性和时效行为进行了研究。 该项目的技术创新点有： （1）挤压铸造过程中,硼酸铝晶须表面均匀的Cr2O3涂层与铝液发生界面反应,可以提高硼酸铝晶须和2024铝合金的润湿性,从而减少复合材料铸造微孔,提高复合材料的室温力学性能（拉伸性能、耐磨性）。 （2）复合材料界面润湿性提高的同时,涂层和铝液反应生成的界面产物在基体和硼酸铝晶须之间可以形成均匀的过渡层界面结构,从而减少或阻碍高温下基体中镁元素和硼酸铝晶须发生严重的界面反应而对硼酸铝晶须造成的破坏,提高复合材料高温下工作时稳定的力学性能和良好的耐磨性能。 该项目目前技术比较成熟,可以显著提高铝合金的性能,预期可以获得良好的经济效益,目前遇到的问题主要是缺乏资金。