钨酸锌包覆硼酸铝晶须增强铝基复合材料的结构功能一体化界面相设计与辐射防护机理研究

复合材料的界面相设计与合成控制对制备高性能复合材料具有重要意义。本项目从复合材料界面相设计入手，通过溶胶共沉淀和焙烧在硼酸铝晶须表面包覆钨酸锌涂层，该涂层具有辐射防护功能且化学性质稳定，将会改善硼酸铝晶须与铝基体的界面力学特性。本项目以纯铝为基体，利用压力浸渗法制备以硼酸铝晶须为结构强化相、以钨酸锌为功能相的结构功能一体化的铝基复合材料。系统研究钨酸锌界面相设计与制备的工艺控制、复合材料界面结构与界面反应控制、力学特性、辐射防护性能及高温变形行为；阐明钨酸锌界面相形成机制、复合材料界面结合机理、变形机制与辐射防护机理；明确复合材料力学特性及辐射防护功能与微观组织结构的内在关系。本项目巧妙地将改善界面力学特性问题与增强辐射防护功能问题合二为一，将界面相的设计作为问题的突破口，制备轻质高强辐射防护一体化的铝基复合材料，为复合材料设计与航天应用提供新思路和理论依据。

基于通过复合材料的界面相设计制备高性能复合材料的研究思路，本项目从复合材料界面相设计入手，通过溶胶共沉淀和焙烧在硼酸铝晶须表面包覆钨酸锌涂层，以纯铝为基体，利用压力浸渗法制备了以硼酸铝晶须为结构强化相、以钨酸锌为功能相的结构功能一体化的铝基复合材料，使复合材料具有辐射防护功能和良好的增强体与铝基体的界面。通过本项目的实施，系统研究了钨酸锌涂层设计与制备的工艺控制、复合材料界面结构与界面反应控制、力学特性、辐射防护性能及高温变形行为；阐明了钨酸锌涂层形成机制、复合材料界面结合机理、变形机制与辐射防护机理；明确了复合材料力学特性及辐射防护功能与微观组织结构的内在关系。验证了将改善界面力学特性问题与增强辐射防护功能问题合二为一的复合材料设计思路，制备了轻质高强辐射防护一体化的铝基复合材料，为复合材料设计与航天应用提供新思路和理论依据。在晶须表面改性、增强体/基体界面改性、复合材料形变特性等方面取得了丰富的研究成果，完成了项目提出的研究计划。具体研究成果如下：.（1）.通过溶胶共沉淀和焙烧在硼酸铝晶须表面包覆钨酸锌涂层，解决了复杂氧化物表面改性微尺度增强体的技术难题。.（2）.采用高空间分辨率成分分析和高分辨电镜解析了晶须与钨酸锌界面结构，分析了钨酸锌的力学特性，为制备结构功能一体化金属复合材料提供了理论基础。.（3）.首次采用同步辐射成像技术分析了增强体的三维分布，为系统全面评价结构功能一体化的功能与力学特性提供了更加客观依据。.（4）.分析了ZnWO4涂覆硼酸铝晶须增强铝基复合材料室温/高温力学性能，为复合材料的变形与应用提供了基础性数据。.（5）.发表学术论文9篇，其中国际SCI刊物8篇。授权国家发明专利2项。培养博士生1名，培养硕士研究生1名，本科生1名。