Al2O3/430L蜂窝载体材料的制备及组织与性能研究

作     者：杨一群 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周芸;桓源峰

授予年度：2017年

学科分类：07[理学] 08[工学] 070205[理学-凝聚态物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

主      题：Al2O3/430L 金属蜂窝 粉末增塑挤压 载体材料 430L合金粉 

摘      要：随着近年来国民经济水平的不断提高,汽车工业作为我国的支柱产业得到了快速发展,从2011年至2016年,全国机动车保有量已从原有的2.25亿辆快速增至2.9亿辆,在世界汽车拥有量的国家中,我国位列第一。随着汽车使用量的增加,对空气造成的污染也日益严重。机动车尾气排放对人体伤害及对自然环境的污染严重程度也在直线上升,因此控制及改善机动车尾气对自然环境所造成的污染以及保护自然环境便受到了世界各国的高度重视。本文是在研究粉末增塑挤压制备金属蜂窝材料工艺的基础上,结合载体材料的性能需求和选材原则,以较为廉价的430L合金粉和AlO粉为原料,采用粉末增塑挤压技术制备AlO/430L复合型蜂窝材料。与316L不锈钢粉相比,430L合金粉的价格降低了一半。本文主要研究添加不同含量的A1203对AlO/430L蜂窝材料组织结构、抗氧化性能、涂覆性能和力学性能的影响,内容和结果如下:1.以430L合金粉和AlO粉为原料,经粉末增塑挤压、干燥、烧结工艺,成功制备出AlO/430L复合型蜂窝材料。2.挤压制备AlO/430L蜂窝时,获得的最佳挤压参数为:挤压速率15cm/min、挤压力5～8MPa,定径圈选择32.4mm,配料比78%～79%。3.研究在真空中烧结条件下,烧结温度、时间和AlO含量对AlO/430L蜂窝材料体积缩率和表观密度的影响。烧结蜂窝样品的体积缩率和表观密度均随着烧结温度升高或烧结时间增加而增大。AlO添加量低于2.5wt.%时,随AlO含量增大烧结蜂窝样品的收缩率和表观密度增大,当AlO陶瓷粉含量超过2.5wt.%时,随AlO含量增大烧结蜂窝样品的收缩率和表观密度逐渐减小。并确定了在真空中最佳烧结温度(1100℃)和烧结时间(120min)。4.研究在真空烧结条件下,烧结温度和烧结时间对AlO/430L蜂窝样品微观组织结构的影响。烧结AlO/430L蜂窝样品的基体组织为α-Fe(Cr)固溶体,AlO陶瓷相主要以团絮状分布于基体及基体晶粒间的孔隙中。随烧结温度升高和时间增长,金属粉末颗粒间的结合面增大,基体晶粒间的间隙减小,基体组织的连接性增强。5.研究AlO添加量变化对蜂窝载体抗氧化性,表面附着性及力学性能的影I响,研究结果表明:在高温氧化环境中,随着AlO含量量的增加,氧化增重率逐渐减小,抗氧化性能逐渐提高;蜂窝材料表面负载催化涂层的能力增强;抗压强度随AlO添加量的增加先升高后降低,在AlO含量为2.5wt.%时,最大抗压强度达27MPa。添加2.5wt.%AlO所制备的AlO/430L蜂窝材料力学性能最佳、表面负载催化涂层的能力优良。