铝基钨酸锆复合材料的压力浸渗制备与性能(完整版)实用资料.doc

铝基钨酸锆复合材料的压力浸渗制备与性能（完整版）实用资料
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粉末冶金材料科学与工程
MaterialsScienceandEngineeringofPowderMetallurgy
2005年10月
Oct.2005铝基钨酸锆复合材料的压力浸渗制备与性能
戴恩斌,陈康华,罗丰华,黄兰萍
(中南大学粉末冶金国家重点实验室,410083长沙
摘要:ZrW2O8化合物在0.3~1050K温度范围内都表现出大幅度的各向同性负膨胀特征,因而受到人们的广泛关注。先用共沉淀法合成ZrW2O8化合物前驱体粉末,再经低温热处理以及1200℃、2h复合成高纯度的ZrW2O8化合物,最后用压力熔体浸渗法制备成ZrW2O8/6013Al复合材料。经过X射线衍射分析、金相组织观察与分析以及热膨胀仪检测,发现该复合材料有致密度高、ZrW2O8体积分数大(80%、膨胀系数低(3×10-6/K等优点,与铝合金材料(热膨胀系数为23.4×10-6K-1相比,其热学性能大大改善,具有很好的应用前景。
关键词:共沉淀;负热膨胀;ZrW2O8;复合材料
中图分类号:TB331文献标识码:A文章编号:16730224(2005528604PreparationandpropertyofZrW2O8/6013Alcompositematerials
DAIEn2bin,CHENKang2hua,LUOFeng2hua,HuangLan2ping
(StateKeyLaboratoryofPowderMetallurgy,CentralSouthUniversity,
Changsha410083,China

Keywords:co2precipitation;negativethermalexpansion;zirconiumtungstate;composites
热膨胀是机械、电子、光学和结构材料等许多领域面临的一个普遍性问题。为了适应各个领域对材料热膨胀性能的特殊要求,负热膨胀材料已经成为材料研究领域的一个重要分支学科。由于ZrW2O8具有各向同性负膨胀系数,并且在0.3~1050K温度范围内都为负膨胀特征,其负热膨胀系数高达-8.7×10-6K-1,因此很受关注[15]。人们进行了ZrW2O8的合成研究或负热膨胀机理的探索[69]。具有这种优良的负热膨胀性能的化合物有许多潜在的应用领域。将其与常规的热膨胀材料按一定的方式与配比制成复合材料,可以精确控制材料的体膨胀系数,使其为一定的正值、负值或零。这种热膨胀系数精确可控的复合材料有良好的热学性能,应用广泛[5,10]。铝合金材料膨胀系数为23.4×10-6K-1左右,本文作者研究在10~600MPa压力下使铝合金熔液快速渗入预热的钨酸锆预制坯中,再经快速冷却凝固制成ZrW2O8/6013Al复合材料,探索ZrW2O8对复合材料热学性能的影响。
基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET20420752;国防科工委民口配套研制项目(MKPT22004222ZD
收稿日期:20050602;修订日期:20050712
作者简介:戴恩斌(1974,男,硕士,从事铝基复合材料研究.:0731********;E2mail:daieb@sohu(仅限于第一作者
1实验
1.1ZrW2O8化合物的合成与制备
所使用的主要试剂见表1。ZrW2O8制备过程[6,7]如下:
首先称取90g钨酸铵试剂,溶解于去离子水中,滴加浓盐酸,调节pH值,将其控制在1.0左右以提高钨酸铵的溶解度。待完全溶解后滴加氨水,将pH值调至6.0。另称取56gZrOCl2・8H2O(考虑它吸收水分,过量3%,溶于去离子水中,测量pH值。然后将ZrOCl2・8H2O水溶液快速加入钨酸铵溶液中,快速搅拌,测量溶液的pH值,用浓盐酸或氨水调节pH值到1.5,溶液温度一直保持为40℃,继续搅拌1h。然后将反应溶液静置12~24h,进行老化处理,吸取上面清液,往清液中滴加氨水直至溶液中不再产生白色沉淀物。将沉淀物进行真空抽滤。抽滤后所得产物放在100℃的干燥箱中干燥后磨细,在100MPa压力下压制成直径为25mm的压坯,将其分别在400℃与600℃下于烧结炉中反应2h;再置于1200℃的烧结炉中反应2h,碾磨40min,得到ZrW2O8粉末。实验中使用的ZrW2O8粉末粒度d90为5μm。
1.2钨酸锆/6013Al复合材料的压力浸渗法制备
将制备好的钨酸锆粉末在30MPa压力下压制成直径为45mm的预制坯,再置于500~550℃耐热钢(3Cr2W8V模中预热1h;
6013铝合金按Al21%Mg22.4%Cu22.4%Si(质量分数配料,在800~900℃温度下熔炼,除气除渣后,充入耐热钢模中;