Al粉添加量对汽车用热压注成形Al 2 O 3 粉末组织和性能的影响
发布时间：2021-11-09 17:48
选择Al粉作为Al2O3粉末材料的改性剂,采用热压注工艺制备汽车用Al2O3粉末材料试样,研究不同Al粉添加量（质量分数）对Al2O3粉末材料组织结构和力学性能的影响。结果表明:Al2O3粉末热压注试样最大收缩率出现在长度方向,最小收缩率出现于高度方向。随着Al粉质量分数的增加,Al2O3粉末热压注试样收缩率表现出先减小,后稳定增加,最后再减小的变化规律,弯曲强度和体积密度降低,气孔率显著升高,试样挠度增高,浇注得到更大孔径的结构,同时试样中大尺寸孔径数量也显著增多。随着Al粉质量分数的增加,试样中Al2O3衍射峰不断上升,玻璃相的变化不大。加入质量分数8%的Al粉后,试样断口区域生成了明显的颗粒结构,说明试样主要发生沿晶断裂。
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
实验用Al粉扫描电子显微形貌
图2为添加不同质量分数Al粉的Al2O3粉末热压注试样收缩率变化曲线，由图可知，试样的收缩率在长、宽、高方向上明显不同，试样最大收缩率出现在长度方向，最小收缩率出现在高度方向。整体上来看，随着Al粉添加量的增加，试样收缩率表现出先减小，后稳定增加，最后再减小的变化规律。当Al粉质量分数由0增加至1%，试样各方向收缩率都发了减小的现象，这说明加入Al粉能够对试样收缩率起到显著的抑制作用；随着加入铝粉的质量分数从1%增加到3%，试样各方向收缩率持续升高，这主要是因为Al粉发生氧化，生成具有较高活性的Al2O3，经煅烧后，原先的玻璃相组织逐渐获得了更强的粘滞流动能力，从而引起Al2O3粉末材料收缩率增高。粉体颗粒表面获得更高的自由能为试样二次收缩创造了更大的空间，提供了驱动力，促进了二次收缩的过程。当加入质量分数为8%的Al粉后，试样组织中各颗粒之间的距离较大，无法达到较高的粘滞流动性，因此阻碍了试样收缩程度的提高。2.2 物理性能分析
图3为添加不同质量分数Al粉的Al2O3粉末热压注试样高温挠度测试结果。根据图3可知，随着Al粉添加量的增加，Al2O3粉末热压注试样的挠度增大；当Al粉质量分数未超过2%时，试样只发生了较小程度的挠度上升，符合定向凝固的条件；当Al粉加入量增加，试样挠度恶化现象加速。加入Al粉的烧结试样达到了很高的气孔率，在不同颗粒间形成了松散的骨架组织，降低了高温液相的粘滞流动性，这使得在玻璃相发生完全析晶之前，试样就已经出现了软化变形的结果。Al2O3具有较高的活性，当氧原子扩散到玻璃相的氧缺位中时，可以提高整体原子排列结构的有序性，从而抑制析出方石英的过程，引起试样抗高温变形能力的下降。图4为不同Al粉添加量条件下浇注得到的试样孔径分布规律。可以明显发现，在Al2O3粉末热压注试样中出现了具有双峰特征的孔径分布。当Al粉添加量增加后，浇注得到了具有更大孔径结构的试样，同时大尺寸孔径也显著增多。这是因为Al2O3粉末材料为多孔结构，较多的Al粉有助于铸造过程中腐蚀剂的渗透，进而增加Al2O3粉末材料的溶蚀速率，易于形成大尺寸孔径。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiO2–B2O3–Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu–C–SnO2多孔材料组织与性能的影响[J]. 倪锋,傅丽华,邓攀,伍鹏飞. 粉末冶金技术. 2018(05)
[2]等离子喷涂Al2O3/TiO2复合粉末的Sol-Gel法制备[J]. 毛家玮,丁思宇,李永甲,闵捷,曾鲜,程旭东. 中国表面工程. 2018(03)
[3]部分非晶化ZrO2/Y2O3基冷喷涂粉末的制备及应用[J]. 王跃明,熊翔,时启龙,夏运朝,闵小兵. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(05)
[4]共沉淀反应条件与分散剂对Cu-Al2O3粉末性能的影响[J]. 石永亮,林涛,戚翠芬,陈涛,张景进. 粉末冶金工业. 2017(01)
[5]Si3N4添加量对熔融石英坩埚在铸锭过程中析晶的影响[J]. 刘金秋,彭立华,秦善. 耐火材料. 2016(04)
[6]Ni-Al2O3粉末注射成形喂料的流变学研究[J]. 付杰,尚峰,李化强,乔斌,曹振伟,孙伟. 粉末冶金工业. 2016(01)
[7]陶瓷型芯粉料粒度对铸件内腔尺寸的影响[J]. 李波,孙长波,刘艳,李雪,潘国志. 铸造. 2015(10)
[8]高温合金空心叶片精密铸造用陶瓷型芯与型壳的研究现状[J]. 康海峰,李飞,赵彦杰,徐华苹,王飞,吕和平,孙宝德. 材料工程. 2013(08)
[9]空心涡轮叶片精铸蜡型陶芯定位元件尺寸计算方法[J]. 冯炜,汪文虎,王孝忠,骆金虎. 航空学报. 2013(01)
本文编号：3485797
【文章来源】：粉末冶金技术. 2020,38(03)北大核心CSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
实验用Al粉扫描电子显微形貌
图2为添加不同质量分数Al粉的Al2O3粉末热压注试样收缩率变化曲线，由图可知，试样的收缩率在长、宽、高方向上明显不同，试样最大收缩率出现在长度方向，最小收缩率出现在高度方向。整体上来看，随着Al粉添加量的增加，试样收缩率表现出先减小，后稳定增加，最后再减小的变化规律。当Al粉质量分数由0增加至1%，试样各方向收缩率都发了减小的现象，这说明加入Al粉能够对试样收缩率起到显著的抑制作用；随着加入铝粉的质量分数从1%增加到3%，试样各方向收缩率持续升高，这主要是因为Al粉发生氧化，生成具有较高活性的Al2O3，经煅烧后，原先的玻璃相组织逐渐获得了更强的粘滞流动能力，从而引起Al2O3粉末材料收缩率增高。粉体颗粒表面获得更高的自由能为试样二次收缩创造了更大的空间，提供了驱动力，促进了二次收缩的过程。当加入质量分数为8%的Al粉后，试样组织中各颗粒之间的距离较大，无法达到较高的粘滞流动性，因此阻碍了试样收缩程度的提高。2.2 物理性能分析
图3为添加不同质量分数Al粉的Al2O3粉末热压注试样高温挠度测试结果。根据图3可知，随着Al粉添加量的增加，Al2O3粉末热压注试样的挠度增大；当Al粉质量分数未超过2%时，试样只发生了较小程度的挠度上升，符合定向凝固的条件；当Al粉加入量增加，试样挠度恶化现象加速。加入Al粉的烧结试样达到了很高的气孔率，在不同颗粒间形成了松散的骨架组织，降低了高温液相的粘滞流动性，这使得在玻璃相发生完全析晶之前，试样就已经出现了软化变形的结果。Al2O3具有较高的活性，当氧原子扩散到玻璃相的氧缺位中时，可以提高整体原子排列结构的有序性，从而抑制析出方石英的过程，引起试样抗高温变形能力的下降。图4为不同Al粉添加量条件下浇注得到的试样孔径分布规律。可以明显发现，在Al2O3粉末热压注试样中出现了具有双峰特征的孔径分布。当Al粉添加量增加后，浇注得到了具有更大孔径结构的试样，同时大尺寸孔径也显著增多。这是因为Al2O3粉末材料为多孔结构，较多的Al粉有助于铸造过程中腐蚀剂的渗透，进而增加Al2O3粉末材料的溶蚀速率，易于形成大尺寸孔径。
【参考文献】：
期刊论文
[1]SiO2–B2O3–Al2O3助焊剂对粉末烧结Cu–C–SnO2多孔材料组织与性能的影响[J]. 倪锋,傅丽华,邓攀,伍鹏飞. 粉末冶金技术. 2018(05)
[2]等离子喷涂Al2O3/TiO2复合粉末的Sol-Gel法制备[J]. 毛家玮,丁思宇,李永甲,闵捷,曾鲜,程旭东. 中国表面工程. 2018(03)
[3]部分非晶化ZrO2/Y2O3基冷喷涂粉末的制备及应用[J]. 王跃明,熊翔,时启龙,夏运朝,闵小兵. 粉末冶金材料科学与工程. 2017(05)
[4]共沉淀反应条件与分散剂对Cu-Al2O3粉末性能的影响[J]. 石永亮,林涛,戚翠芬,陈涛,张景进. 粉末冶金工业. 2017(01)
[5]Si3N4添加量对熔融石英坩埚在铸锭过程中析晶的影响[J]. 刘金秋,彭立华,秦善. 耐火材料. 2016(04)
[6]Ni-Al2O3粉末注射成形喂料的流变学研究[J]. 付杰,尚峰,李化强,乔斌,曹振伟,孙伟. 粉末冶金工业. 2016(01)
[7]陶瓷型芯粉料粒度对铸件内腔尺寸的影响[J]. 李波,孙长波,刘艳,李雪,潘国志. 铸造. 2015(10)
[8]高温合金空心叶片精密铸造用陶瓷型芯与型壳的研究现状[J]. 康海峰,李飞,赵彦杰,徐华苹,王飞,吕和平,孙宝德. 材料工程. 2013(08)
[9]空心涡轮叶片精铸蜡型陶芯定位元件尺寸计算方法[J]. 冯炜,汪文虎,王孝忠,骆金虎. 航空学报. 2013(01)
本文编号：3485797
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