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1、第7卷第20期2007年10月科學技術(shù)與工程Vo.l7No.20Oct.200716711819(2007)20522403ScienceTechnologyandEngineering2007Sc.iTech.Engng.礦冶技術(shù)玻璃/鋁基復合材料的新型制備工藝1高玉新吳勇生(臺州學院機電系,臺州318000;固體廢棄物資源化國家工程研究中心1,昆明650093)摘要利用液態(tài)擠壓法,將鋁液加壓滲入由玻璃顆粒制成的預制件中,制備出玻璃/鋁基復合材料。研究了復合材
2、料的微觀組織、力學性能。結(jié)果表明,玻璃顆粒較均勻地分布于基體中;與合金基體相比,復合材料的硬度和抗拉強度得到提高,摩擦性能優(yōu)于合金基體。關(guān)鍵詞玻璃復合材料玻璃壓坯液態(tài)擠壓中圖分類號TG113.1;文獻標識碼A玻璃作為一種價格低廉的材料,由于具有硬度先把顆粒用適當?shù)恼辰Y(jié)劑粘結(jié),做成相應(yīng)形狀的預高、摩擦系數(shù)小、抗咬合能力好的特點,是一種優(yōu)良的制件,放在模具中,澆注鋁液,并加壓使鋁液滲入預增強體;而鋁具有比重小、導熱好、耐腐蝕等優(yōu)點,是制件的間隙,凝固后就得到所需要的玻璃/鋁基復一種
3、優(yōu)良的金屬基體材料。玻璃增強鋁基復合材料合材料,該法可以排除增強體顆粒與金屬液結(jié)合有具有密度輕、比強度比剛度高、熱膨脹系數(shù)低、熱穩(wěn)定重要影響的潤濕性、反應(yīng)性、密度差等因素的作用。性高,并具有良好的導電性、耐磨性,耐有機液體如燃2實驗方法料和溶劑的侵蝕,可用常規(guī)工藝和設(shè)備進行成形等優(yōu)1!2.1實驗原材料的制備點,其應(yīng)用已經(jīng)開始滲入許多領(lǐng)域。本文從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā),以固體廢棄物資1玻璃/鋁基復合材料的制備方法源化為目的,采用的原材料都是廢舊制品(如舊易拉罐、牙膏皮、鋁合金型材邊角料、碎玻璃、玻璃纖
4、維廠制備玻璃增強鋁基復合材料常見方法有粉末的廢棄物等),因此,原材料的制備就顯得尤為重要。冶金法、攪拌熔鑄法和液態(tài)擠壓法。文獻[2]和文(1)玻璃顆粒的制備獻[3]分別提出用粉末冶金法和攪拌熔鑄法制備玻將廢棄玻璃清洗、干燥、粉碎、球磨,在130目下璃/鋁基復合材料。粉末冶金法因其中的部分原材篩分,得到玻璃顆粒。普通玻璃的化學成分和性能料如鋁合金粉等比較昂貴,制造過程和所用設(shè)備比如表1所示。較復雜,而且不宜制作過大和過于復雜的零件,所4!表1普通玻璃的化學成份和性能以還不適用于較大規(guī)模的生產(chǎn)。攪拌熔鑄法
5、,因顆粒和金屬液的潤濕性差、密度差別大,會產(chǎn)生分化學成分/%性能指標其他密度/莫氏熱膨脹轉(zhuǎn)化溫度層,細小顆粒易結(jié)團不易分散,難于形成復合材料。SiO2Na2OCaO物質(zhì)g?cm-3硬度系數(shù)K-1/#本文提出一種新的制備方法,即液態(tài)擠壓法,是預72168.13.92.325~610.2?10-67202007年6月18日收到(2)鋁錠的制備第一作者簡介:高玉新(1974),男,山東臨沂人,碩士,講師。鋁質(zhì)易拉罐經(jīng)燜燒、壓塊、熔煉得到鋁錠。易研究方向:金屬基復合材料。Emai:lsdyinan@16
6、3.com。拉罐全部熔化后平均化學成分如表2所示,純鋁的20期高玉新,等:玻璃/鋁基復合材料的新型制備工藝5225性能指標如表3所示。光學顯微鏡下觀察其組織。圖2所示為復合材料擠表2易拉罐全部熔化后平均化學成份(%)壓態(tài)組織的顯微照片。從金相看,白色為鋁及鋁合金,黑色為玻璃。玻璃顆粒在材料中的分布較為均MgMnSiFeCuZnAl勻,無明顯的聚集現(xiàn)象,基體與顆粒結(jié)合緊密,顆粒無1.20.780.190.430.140.02余量明顯棱角,緩和了應(yīng)力集中,有利于載荷的傳遞。經(jīng)表3純鋁的性能指標擠壓后的
7、基體組織較致密,無明顯的疏松和缺陷。密度/膨脹系數(shù)電阻率/抗拉強度布氏硬度熔點/#g?cm3/K-1?cm/MPa/HB2.766023.6?10-62.6580~10024~322.2預制件和復合材料的制備(1)玻璃預制件的制備在液態(tài)擠壓法中,玻璃預制件的質(zhì)量是制取金屬基復合材料的關(guān)鍵,主要性能指標是均勻性、空隙率和強度,通過玻璃和造孔劑的粒度和比例、混合均勻性、壓制力、燒結(jié)溫度等來控制。制得的預制件為直圖2玻璃/鋁基復合材料擠壓變形組織徑100mm、高30mm、空隙率66.8%的壓坯。(2)
8、復合材料的制備3.2抗拉斷口分析首先把玻璃預制件放入模具中,如圖1所示,一采用標準短試樣(5mm,長30mm),在MTS起在500#下保溫,再把熔化的鋁液(溫度為機上測試拉伸性能,拉伸速度為0.1mm/min,然760#)倒入模具中,施壓50MPa,讓鋁液滲入整個后用掃描電鏡觀察其形貌。預制件的空隙中,加壓速度不能太快,以防鋁液從表4列出了復合材料、玻璃及基體的抗拉性能模具縫隙中滲出。鋁液開始凝固時,進一步提高壓和硬度?？梢钥闯鰪秃喜牧系?/p>
