Al2O3纖維具有很高的強度和優異的耐高溫性能,化學性質穩定,不與基體金屬發生界面反應,也不容易損傷[1,2,3]
Al2O3纖維的成分是在高溫下非常穩定的Al2O3,其抗高溫氧化性能極強,長時間使用溫度超過1000℃
Nextel 610氧化鋁纖維增強復合材料的抗拉強度高達1500 MPa[4,5,6],是SiC纖維和C纖維等增強纖維難以達到的
氧化鋁纖維的優異性能使Al2O3纖維增強鋁基復合材料具有高比強度、優異的熱穩定性、抗疲勞性和抗老化等性能,是應用在現代航天、航空、國防和電力等尖端技術領域最具戰略性的材料之一[7,8,9]
目前,連續Al2O3f/Al復合材料常用的制備方法有無壓浸滲法、擠壓浸滲和真空壓力浸滲法等[10,11],其中真空壓力浸滲法的浸滲效果好,能保證復合材料的致密度,減少孔隙與縮孔等常規的鑄造缺陷,提高復合材料綜合力學性能
真空壓力浸滲法的制備工藝操作簡單且工藝參數容易控制,是制備高性能復合材料復雜制件近凈成形的最有效方法[12,13]
盡管Al2O3纖維可在1000℃以上的大氣中長期使用,而且在Cu元素作用下與金屬液的潤濕性好,但是纖維表面參差不平,游離有活性元素,在真空壓力浸滲過程中的高溫高壓條件下會與液態鋁合金發生一定程度的界面反應,影響復合材料的性能[14]
因此,調整浸滲工藝參數控制界面反應以制備出界面穩定、力學性能優良的復合材料,是真空壓力浸滲法制備連續Al2O3f/Al復合材料的關鍵,而調整纖維預熱溫度是真空壓力浸滲法實現完整浸滲,控制界面反應最簡單有效的方法[15]
鑒于此,本文選取Nextel610型Al2O3纖維作為增強體、Al-Cu系ZL210A鋁合金為基體合金,采用真空壓力浸滲法制備連續Al2O3f/Al復合材料,研究纖維預熱溫度對連續Al2O3f/Al復合材料微觀組織及力學性能的影響
1 實驗方法1.1 實驗用材料
實驗用增強體材料為Nextel610型Al2O3纖維,其性能參數列于表1;基體合金為鋁銅系ZL210A合金,其成分含量列于表2,其中Cu的質量分數為4.5%~5.1%
Cu元素可改善鋁基體/氧化鋁纖維的潤濕性,減小潤濕角,提高浸滲效果
Table 1
表1
表1Nextel610型Al2O3纖維的性能指標
Table 1Property index of Nextel610 Al2O
聲明:
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