AlN／ZL101原位复合材料的正交实验研究
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￥收 稿 日期 ：０ ６— ２０ ８—２ ０
用， 各因素三个水平各 自的量如表 １ 所示 。
作 者简介 ： （９６ ， 河南省新 乡市人 ， 阳工 学院教 师， 田龙 １７ 一） 男， 安 从事工程材料 教 学科研工作 。
・
８・
维普资讯
表１
１９ ０１） （５￣ ２
２ ０ ￣） ００ ０Ｃ ３１ ５ ￣ ） （０ ０Ｃ ｌ１ （％） ｌ１ （％） ２１５ （． ％）
１３ ） （５
２５ ） （０ ３６ ） （５ ２５ ） （０
１
２ ３ ３
２０ ９
方法——原位生成复合材料法具有独特的优点 ， 可
实验用材料 ： 工业纯铝 Ａ ＞ ９ ． ％ ， ｌ ９ ９ 纯镁 Ｍ ｇ
较好地解决上述 问题 ０原位反应合成技术 的基本
原理是 ： 在一定条件下 ， 通过元素之 间或元素与化
＞ ９１ 结晶硅 Ｓ＞ ９６ 工业氮气 。 ９．％， ｉ ９ ．％，
体表面无 污染 ， 避免 了与基体润湿性差的问题 ， 且 界面结合强度高 ； 过合理选择反应元 素的类型、 通
成分及控制其反应性 ， 可有效地控制原位生成增强 体的种类 、 大小、 分布和数量。由于原 位生成增强
２１ ．
（ 正交实验分析 ３）
表１ 表述 的是 ｋ（ 正交实验表及实验结果。 ３）
工艺及热处理态复合材料的组织与力 学性能 ， 并对 所制备的复合材料 的组织与力学性能进行了研究 。
ｌ 实验 用原材 料 及工 艺方 法
种方法却不 同程度地存在工艺复杂、 气孔率高 、 增
强体分布不均匀等缺陷， 另外增强体与基体 间润湿
性不好、 也给制备带来 困难¨ 。 ｊ 制备复合材料 的新
金属基复合材料具有高 比强度 、 比模量、 高 高 耐磨性和低密度等特点 ， 是一种优 良的新型结构材 料。 然而 ， 传统的外加增强体与金属基体结合的各
这是原位复合材料与外加增强体 的复合材料的最
大区别 ］ 。本文通过合金设计 ， 利用气液反应法制 备和利用正交实验法 分析介绍该 复合材料的制备
实验工艺方法 ： 纯铝熔化后 ， ７０（ 在 ０ ０左右加入 ： 硅和镁 ， 继续加热升温到 ９０— ００（ ， ５ １５ ０ 时 用底 吹法 ：
合物之间的化学反应 ， 在金属基体 内部原位生成一
种或几种高硬度 、 高弹性模量的陶瓷或金属间化合
物增强相 ， 从而达到强化、 硬化金属基体的 目的 。 ｊ
（ 正交实验表＿ ３） 及实验结果
１ Ｍｇ （ ） ％
１
２ ３ ４
２
３
４
拉伸强度 ０ （ ａ ＭＰ ） ｂ
延伸 率 ６（ ％）
２９ ．
４４ ． １９ ． ２８ ．
硬度 Ｈ Ｂ
１４ ｏ
１９３ １． ９ ６ ｌ７３ ０．
Ｔ温度 ℃） ｔ（ （ 时间）
３８ ２ ２２ ８ ２ ２５ ９ ．
５
６
２１５ （． ％）
２１５ （． ％）
２ ５￣） ００ ０Ｃ
３９ ０Ｃ （５￣ ）
３６ ） （５
１３ ） （５
１
２
２９ ８ ８ ．
２４ ９
２７ ．
２４ ．
１２４ Ｏ．
１４３ １．
７
８ ９
３２５ （．％）
通过石英玻璃管 向密封溶液中通入氮气 ， 流量控制
在 １ｍｆ ｉ， ０ ｌ ｎ 时间控制在 ３ ｉ 至 ６ｒ ｎ ｍ ５ｒ ｎ ５ ｉ。然后 降 ａ ａ
温到 ７ ０ ， ５℃ 扒渣 ， 金属型浇注试样 。
２ 实 验结 果分 析
原位金属基复合材料有以下特点 ： 增强体是从金属
基体 中原位形核 、 长大的热力学稳定相 ， 因此 ， 增强
维普资讯
２０ ０ ６年 ｌ ２月
安 阳工学院学报
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ Ａｎ ａ ｇ ｎ ｔ ｕｅ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒａ ｏ ｙ ｎ Ｉ ｓ ｔｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ
Ｄ ｃ ．２ ｏ ｅｅ ｏ６
第６ （ 期 总第 ２ 期 ） ４
其 中 １２ ３ 、、 是三个独立 因素 ， 分别表示 Ｍ 最终含 ｇ 量， 通氮气 的温度 Ｔ和时间 ｔ该正 交表无交互 作 ，
体的尺寸通常低于 １ 微米 ， 与基体结合十分 良好 ， 因而， 内生增强体在较大幅度地提高材料的强度和
弹性模量的同时 ， 可使 材料 的延伸 率略有提高。 也
学性 能并对谊材料进行 了显微金相分析和 透射 电子显微 分析。研 究结果表 明 ：Ｉ ／ Ｌ ０ ＡＮ Ｚ １ １原位复合 材料 中原位 生成增 强体 ＡＮ的尺寸为 ３ ｎ 左右 ， 匀分布 于共 晶体 内部 ， １ ０ｍ 均 同基体结合 良好 ； 于细小增强相 的作 用 ， 处理后 复合材料 中的共 晶硅 由 热 以粒状形 态均 匀分布 于基体 中。 关键 词： 原位复合材料 ； 正交 实验宣 ； 学性 能； 力 增强相 中圈分类号 ：Ｂ ３ Ｔ ３ ．５ Ｔ ３ ； １３ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３— ９８ ２ ０ ） ６—００ ０ １７ ２ ２ （０ ６ ０ ０ ８— ４
№ ． （ ｅ ． ｏ２ ） ６ Ｇ ｎＮ ．４
ＡＮ Ｚ １１ １／ Ｌ０ 原位复合材料的正交实验研究
田 龙 朱艳芳 田 青
（ 阳工 学院 机械 系， 安 河南 安 阳 ４ ５ ０ ） ５ ０ ０
摘 要： 通过正 交实验分析 ， 用气液反应 法制备 原位 ＡＮ Ｚ １ １复合材料 并确 定 了其 最佳成 分 ， 利 Ｉ／ Ｌ ０ 测试 了复合材料 的力
３２５ （．％） ３２５ （．％）
１１５ ￣ ） （０ ０Ｃ
２９ ０Ｃ （５ ￣ ） ３１０ ￣ ） （０ ０Ｃ
３６ ） （５
１３ ） （５ ２５ ） （０
２
３ １
２４ ４
２３ ５ ２４ ６
２９ ．
用， 各因素三个水平各 自的量如表 １ 所示 。
作 者简介 ： （９６ ， 河南省新 乡市人 ， 阳工 学院教 师， 田龙 １７ 一） 男， 安 从事工程材料 教 学科研工作 。
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表１
１９ ０１） （５￣ ２
２ ０ ￣） ００ ０Ｃ ３１ ５ ￣ ） （０ ０Ｃ ｌ１ （％） ｌ１ （％） ２１５ （． ％）
１３ ） （５
２５ ） （０ ３６ ） （５ ２５ ） （０
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２ ３ ３
２０ ９
方法——原位生成复合材料法具有独特的优点 ， 可
实验用材料 ： 工业纯铝 Ａ ＞ ９ ． ％ ， ｌ ９ ９ 纯镁 Ｍ ｇ
较好地解决上述 问题 ０原位反应合成技术 的基本
原理是 ： 在一定条件下 ， 通过元素之 间或元素与化
＞ ９１ 结晶硅 Ｓ＞ ９６ 工业氮气 。 ９．％， ｉ ９ ．％，
体表面无 污染 ， 避免 了与基体润湿性差的问题 ， 且 界面结合强度高 ； 过合理选择反应元 素的类型、 通
成分及控制其反应性 ， 可有效地控制原位生成增强 体的种类 、 大小、 分布和数量。由于原 位生成增强
２１ ．
（ 正交实验分析 ３）
表１ 表述 的是 ｋ（ 正交实验表及实验结果。 ３）
工艺及热处理态复合材料的组织与力 学性能 ， 并对 所制备的复合材料 的组织与力学性能进行了研究 。
ｌ 实验 用原材 料 及工 艺方 法
种方法却不 同程度地存在工艺复杂、 气孔率高 、 增
强体分布不均匀等缺陷， 另外增强体与基体 间润湿
性不好、 也给制备带来 困难¨ 。 ｊ 制备复合材料 的新
金属基复合材料具有高 比强度 、 比模量、 高 高 耐磨性和低密度等特点 ， 是一种优 良的新型结构材 料。 然而 ， 传统的外加增强体与金属基体结合的各
这是原位复合材料与外加增强体 的复合材料的最
大区别 ］ 。本文通过合金设计 ， 利用气液反应法制 备和利用正交实验法 分析介绍该 复合材料的制备
实验工艺方法 ： 纯铝熔化后 ， ７０（ 在 ０ ０左右加入 ： 硅和镁 ， 继续加热升温到 ９０— ００（ ， ５ １５ ０ 时 用底 吹法 ：
合物之间的化学反应 ， 在金属基体 内部原位生成一
种或几种高硬度 、 高弹性模量的陶瓷或金属间化合
物增强相 ， 从而达到强化、 硬化金属基体的 目的 。 ｊ
（ 正交实验表＿ ３） 及实验结果
１ Ｍｇ （ ） ％
１
２ ３ ４
２
３
４
拉伸强度 ０ （ ａ ＭＰ ） ｂ
延伸 率 ６（ ％）
２９ ．
４４ ． １９ ． ２８ ．
硬度 Ｈ Ｂ
１４ ｏ
１９３ １． ９ ６ ｌ７３ ０．
Ｔ温度 ℃） ｔ（ （ 时间）
３８ ２ ２２ ８ ２ ２５ ９ ．
５
６
２１５ （． ％）
２１５ （． ％）
２ ５￣） ００ ０Ｃ
３９ ０Ｃ （５￣ ）
３６ ） （５
１３ ） （５
１
２
２９ ８ ８ ．
２４ ９
２７ ．
２４ ．
１２４ Ｏ．
１４３ １．
７
８ ９
３２５ （．％）
通过石英玻璃管 向密封溶液中通入氮气 ， 流量控制
在 １ｍｆ ｉ， ０ ｌ ｎ 时间控制在 ３ ｉ 至 ６ｒ ｎ ｍ ５ｒ ｎ ５ ｉ。然后 降 ａ ａ
温到 ７ ０ ， ５℃ 扒渣 ， 金属型浇注试样 。
２ 实 验结 果分 析
原位金属基复合材料有以下特点 ： 增强体是从金属
基体 中原位形核 、 长大的热力学稳定相 ， 因此 ， 增强
维普资讯
２０ ０ ６年 ｌ ２月
安 阳工学院学报
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ Ａｎ ａ ｇ ｎ ｔ ｕｅ ｆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒａ ｏ ｙ ｎ Ｉ ｓ ｔｔ ｏ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ
Ｄ ｃ ．２ ｏ ｅｅ ｏ６
第６ （ 期 总第 ２ 期 ） ４
其 中 １２ ３ 、、 是三个独立 因素 ， 分别表示 Ｍ 最终含 ｇ 量， 通氮气 的温度 Ｔ和时间 ｔ该正 交表无交互 作 ，
体的尺寸通常低于 １ 微米 ， 与基体结合十分 良好 ， 因而， 内生增强体在较大幅度地提高材料的强度和
弹性模量的同时 ， 可使 材料 的延伸 率略有提高。 也
学性 能并对谊材料进行 了显微金相分析和 透射 电子显微 分析。研 究结果表 明 ：Ｉ ／ Ｌ ０ ＡＮ Ｚ １ １原位复合 材料 中原位 生成增 强体 ＡＮ的尺寸为 ３ ｎ 左右 ， 匀分布 于共 晶体 内部 ， １ ０ｍ 均 同基体结合 良好 ； 于细小增强相 的作 用 ， 处理后 复合材料 中的共 晶硅 由 热 以粒状形 态均 匀分布 于基体 中。 关键 词： 原位复合材料 ； 正交 实验宣 ； 学性 能； 力 增强相 中圈分类号 ：Ｂ ３ Ｔ ３ ．５ Ｔ ３ ； １３ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：６ ３— ９８ ２ ０ ） ６—００ ０ １７ ２ ２ （０ ６ ０ ０ ８— ４
№ ． （ ｅ ． ｏ２ ） ６ Ｇ ｎＮ ．４
ＡＮ Ｚ １１ １／ Ｌ０ 原位复合材料的正交实验研究
田 龙 朱艳芳 田 青
（ 阳工 学院 机械 系， 安 河南 安 阳 ４ ５ ０ ） ５ ０ ０
摘 要： 通过正 交实验分析 ， 用气液反应 法制备 原位 ＡＮ Ｚ １ １复合材料 并确 定 了其 最佳成 分 ， 利 Ｉ／ Ｌ ０ 测试 了复合材料 的力
３２５ （．％） ３２５ （．％）
１１５ ￣ ） （０ ０Ｃ
２９ ０Ｃ （５ ￣ ） ３１０ ￣ ） （０ ０Ｃ
３６ ） （５
１３ ） （５ ２５ ） （０
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