自生纳米AL2O3陶瓷增强稀土掺杂复合材料的制备及高温磨损性能

研究内容：采用溶胶凝胶法制备自生纳米Al2O3陶瓷颗粒增强的稀土La2O3掺杂钼基复合材料,利用Gleeble1500D型热模拟试验机测试其高温力学性能，并利用高温摩擦磨损试验机测试其高温磨损性能。着重研究自生Al2O3陶瓷颗粒的纳米尺度控制技术，稀土La2O3强化复合材料的机理，自生Al2O3含量、尺寸及其与钼基体界面的晶体学关系对复合材料高温磨损性能及磨损失效机理的影响。建立制备工艺-微观结构-高温性能三者之的关系模型，从试验和理论角度综合揭示自生纳米陶瓷颗粒的形成机理及其强化高温性能的机理。.研究意义：解决钼合金应用于高温磨损领域时耐磨性差的问题；揭示自生纳米级陶瓷颗粒对复合材料高温磨损失效机理的影响，为高温耐磨复合材料的设计提供基础资料。

本项目采用溶胶凝胶法制备了自生Al2O3陶瓷颗粒增强La2O3掺杂钼基复合材料。系统地研究了复合材料的制备工艺、Al2O3颗粒与钼基体的界面关系、高温力学性能、第二相强化作用与机理、高温磨损性能及失效机理、热力学与动力学和陶瓷颗粒的纳米尺度控制技术等，建立了制备工艺-微观结构-高温性能的关系模型。. 优化了溶胶凝胶制备工艺，制备的复合粉体分散性好、呈球形、粒径均匀而细小，达到纳米级；制备的复合材料晶粒细小而均匀，Al2O3颗粒和La2O3颗粒呈团球状弥散分布于钼基体中，与钼基体产生冶金结合，并首次发现Al2O3颗粒与钼基体之间产生共格或半共格关系。. Al2O3颗粒对钼基体具有很强的强化作用。当Al2O3颗粒含量从0vol%增加到15vol%时，钼基体的显微硬度从Hv175增加到Hv370，强化作用十分明显。La2O3颗粒使钼基体的常温和高温强度和塑性同时提高，当掺杂量约为1.0%时，稀土钼板综合机械性能最好；加入La2O3可细化晶粒、钉扎位错和净化晶界，抑制了显微空穴和微孔的长大，从而提高了钼板的强度和塑性。. Al2O3颗粒的加入能大幅提高钼合金的高温抗磨性能。高温磨损时随着Al2O3体积分数的增加，磨损过程中产生的沟槽和犁沟数量变少，深度变浅，磨面变得更加平整，磨损量大幅下降，10vol% Al2O3/Mo复合材料的高温抗磨性约为纯钼的5倍。. 研究意义：本项目向钼基体中加入高硬度、高稳定性、高耐磨性的Al2O3陶瓷颗粒，对钼基体有很强的强化作用，并首次发现氧化铝颗粒与钼基体之间能产生共格或半共格的关系，并为高温下服役的材料提供了一种新的强化途径。.