新型复合材料的研制利用废铝和废玻璃制造复合材料铝材由于具有密度低、耐腐蚀和比强度好等优点而被广泛用于工业和民用等各各部门,但大都使用其合金。
为了充分利用回收大量废弃的铝资源,日本东北大学研究了利用废铝与废钠钙玻璃作原料,通过固-液反应生产复合材料的可能性。研究了这种复合材料制取过程中的反应动力学和所得复合材料的显微组织,并测定了材料的力学性能。实验研究是在熔融石英玻璃管(直径10mm)中进行的,原料采用碎铝块和钠钙玻璃珠(粒径1mm),玻璃珠放入玻璃管的底部(约115cm厚层),上方置入铝块。将铝块借助于电阻炉熔化时由玻璃管顶部通入氩气,高压氩气透入铝熔体内促进玻璃与铝熔体之间的反应。经过一定时间后将玻璃管冷却到室温,只要反应温度低于800e所获得的产品就不致于粘连玻璃管,容易从管内取出。从产品上切出纵向和横向试样,进行光学显微镜观察,用扫描电镜观测其成分分布,并进行了力学性能测试。获得如下的结果:
(1)采用废铝和废钠钙玻璃制造复合材料时,于700e历时1h后形成了大约50Lm厚的反应层,在这一温度下废玻璃并未软化。
(2)随着反应的进行,玻璃中的Si、Mg、Na、K往铝基体中转移,而O和Ca保留在玻璃中。
(3)所得复合材料进行抗压试验时出现脆性方式的破裂,随后则产生塑性变形。
颗粒强化铜基复合材料陶瓷颗粒分散强化的铜基复合材料具有优越的传热性和导电性,并且在高强下显微组织稳定强度下降不大等优点,因而受到广泛重视。特别是含有50%以上高体积分率强化相的铜基复合材料,比铜具有显著较小的热膨胀率,所以作为散热装置、包覆材料和基片等电子器件用材料深受重视。作为铜基复合材料强化相的陶瓷颗粒之中,则以TiB2最受关注,因为与其他陶瓷颗粒相比,添加TiB2颗粒作强化剂时对于复合材料的传热性和导电性影响很小,并能够降低热膨胀系数,同时还能大大改善铜基复合材料的刚性、硬度以及耐磨性等力学特性。因此,研究了利用燃烧合成法制取TiB2/Cu复合材料的效果。
研究时所用原料采用纯铜粉(粒径-177Lm)、钛粉(粒径-44Lm)和硼粉(粒径-44Lm)。根据燃烧合成反应假定TiB2的钛与硼的组成比为1B2克分子比,为制备TiB2体积分率(Vf)为50%、60%和70%的铜基复合材料配成原料粉,将配好的原料粉充分研磨混合后,于大约200MPa的压力下压成直径15mm、高20mm的柱状压粉体。所制备的压粉体经过预热诱发钛与硼的燃烧合成反应,研究了所制得试样的显微组织和力学性能。