[01349799]织物遗态SiC/Al复合材料的可控制备及摩擦学性能

本项目以苎麻织物为模板,通过遗态转化工艺制备获得SiC生物陶瓷预制体,采用真空吸渗和无压浸渗等工艺制备织物遗态SiC/Al复合材料。研究发现Al2O3和Nb2O5烧结助剂提高了SiC相的结晶化程度、并使显气孔率下降,Nb2O5烧结助剂有利于试样具有稳定的耐磨性。较之纯Al基体,Cu、Al-Zn和Al-Cu金属合金因润湿性的改善和界面反应更易于实现对遗态陶瓷预制体的浸渗。研究了复合材料的微观结构和界面特征以及力学性能和磨损特征。探讨了遗态陶瓷组织结构对于陶瓷/金属复合材料抗磨损性能增强的机理。 通过本项目的研究,探索了一种新型生物陶瓷/金属网络互穿结构复合材料的制备工艺;通过对织物遗态结构生物陶瓷制备工艺、合金浸渗工艺、复合材料微观结构和界面特征以及性能等的探索研究,为制备新型金属基复合材料提供了理论和实验依据;并在国际国内重要学术期刊物上发表了5篇学术论文,其中被EI检索3篇,申请专利5项,培养博士研究生1人,硕士研究生3人。 本项目以获得一种新型生物陶瓷/金属网络互穿结构复合材料为出发点,提出了利用苎麻织物为模板,制备了SiC生物陶瓷,通过Al2O3和Nb2O5烧结助剂的添加以及合金元素的掺杂改善了陶瓷-金属润湿性实现金属合金的浸渗,获得生物陶瓷/金属网络互穿结构复合材料。一方面研究了遗态陶瓷预制体独特的组织结构;另一方面从理论上探讨了生物陶瓷/金属特殊的界面结构对于磨损性能的作用,为研究陶瓷/金属网络互穿结构复合材料提供了新的思路。 陶瓷/金属网络互穿结构复合材料陶瓷与金属相相互贯通,形成互锁结构,充分发挥了两相的性能,组织具有宏观均匀性。陶瓷相在失效前提供较高的弹性刚度,而金属韧性相由于具有较高失效的应变而在裂纹产生后起到裂纹桥接作用。陶瓷/金属网络互穿结构复合材料这种特殊的摩擦磨损特性使其成为优异的摩阻减磨材料,具有广阔的应用前景。本项目利用苎麻织物优化的遗态结构为模板制备生物陶瓷并作为复合材料陶瓷相是一种全新的研究方法和方向,研究成果为陶瓷/金属网络互穿结构复合材料提供了新的研究思路和理论依据。