论文摘要
本文采用溶胶-凝胶法对硼酸铝晶须(Al18B4O33w,简写为ABOw)进行ZnO及ZnAl2O4涂覆处理,ZnO和ABOw的原始质量比为1:10。然后利用挤压铸造法制备硼酸铝晶须增强6061Al复合材料,复合材料中晶须的体积分数为20% ,根据有无涂层及涂层种类,复合材料分别简记为ABOw/6061Al（无涂层） , ABOw/ZnAl2O4/6061Al（ZnAl2O4涂层）和ABOw/ZnO/6061Al（ZnO涂层）。利用差热-热重（DSC-TG）分析和X射线衍射（XRD）分析,研究硼酸铝晶须的涂覆工艺;利用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射分析,研究硼酸铝晶须的形貌与结构;利用金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜、X射线衍射分析和透射电子显微镜（TEM）,研究复合材料的微观组织结构并确定界面反应;利用比表面仪测定ZnAl2O4涂覆硼酸铝晶须前后的比表面积;通过临界压力浸渗试验,研究涂层对界面润湿性的影响;通过复合材料的时效硬化行为试验,研究涂层对界面反应的影响;通过复合材料的拉伸试验,研究涂层对复合材料拉伸性能的影响及时效对复合材料拉伸性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察复合材料拉伸断口。结果表明,采用溶胶-凝胶涂覆工艺,可在硼酸铝晶须表面涂覆均匀的ZnO和ZnAl2O4涂层。ZnO和ZnAl2O4涂层的加入并不影响硼酸铝晶须在铝基体里均匀的分布状态。ZnO涂层的化学润湿性优于ZnAl2O4涂层的物理润湿性。ABOw/6061Al在挤压铸造及随后的热暴露过程中发生了严重的界面反应,ABOw/ZnAl2O4/6061Al在挤压铸造及随后的热暴露过程中ZnAl2O4涂层并不参加界面反应,同时也能有效地阻止硼酸铝晶须与基体合金中的镁发生反应,而且Al和ZnAl2O4之间存在明显的位向关系,ABOw/ZnO/6061Al在挤压铸造过程中硼酸铝晶须表面的涂覆层ZnO和Al发生了铝热反应,并且热暴露不改变界面产物的种类和形貌。ZnAl2O4涂层和ZnO涂层推迟了复合材料的峰时效,改变了复合材料的时效动力学,并且ZnO涂层比ZnAl2O4涂层更能有效地推迟复合材料的峰时效。ZnO涂层在确保铸态复合材料的断裂延伸率基本没有下降的情况下,使拉伸强度显著提高,ZnAl2O4涂层能同时提高铸态复合材料的拉伸强度和断裂延伸率,但拉伸强度提高的幅度低于ZnO涂层。ZnO涂层使复合材料具有良好的热稳定性能,ZnAl2O4涂层在使复合材料具有热稳定性能上逊于ZnO涂层。峰时效能显著提高复合材料的拉伸性能。