优质钨酸锆-铝合金负热膨胀材料

铝合金广泛运用在航天航空领域，然而铝合金具有较高的热膨胀系数。飞行器在太空运行时，太阳照射和不照射造成的温度差可300℃。这会造成连接处极大的热膨胀不匹配，从而引起强度下降，性能失效等问题。因此，需要制造低膨胀的铝基复合材料来解决这一问题。

钨酸锆(ZrW₂O₈)是一种常用的负膨胀材料，具有负膨胀系数高，温度范围广等特有 的性能。钨酸锆可以单独制备成材料，也可以添加到金属基体中，如铜或铝合金内部降低材料的膨胀系数。但在现代工艺过程中，过高的制备温度和保温时间会导致钨酸锆分解或与金属之间的反应，所以如何控制界面反应也是钨酸锆金属基复合材料需要面临的问题。

要解决现有铝基钨酸锆颗粒复合材料的热膨胀曲线有很大的波动，且热膨胀值较高的问题；有研究人员认为，使用放电等离子烧结制备多孔钨酸锆/铝复合材料的方法能避免这一麻烦。其具体是按以下步骤完成的：

一、称取：按体积分数称取50～60％钨酸锆粉和40～50％铝粉；

二、球磨混合：将步骤一称取的钨酸锆粉和铝粉依次加入聚乙烯球磨罐中，再加入玛瑙球，球料比为1:(1.2～1.5)，最后加入无水乙醇，所述的钨酸锆粉与无水乙醇的体积比为1:(1.5～2)，密封球磨混合12h～24h，得到球磨后的混料；

三、烘干、过筛：将球磨后的混料烘干，过筛，得到混合粉末；

四、放电等离子烧结：将混合粉末装入石墨模具中，然后转移至放电等离子烧结炉炉腔中，施加25MPa～65MPa的轴向压力，然后在温度为550～650℃和惰性气体保护下进行烧结，烧结时间为5min，且烧结过程中放电等离子烧结炉炉腔内的真空度为0.1Pa，然后随炉冷却至室温，得到多孔钨酸锆/铝复合材料。

选用放电等离子烧结制备多孔钨酸锆/铝复合材料，烧结温度为 550～650℃，远低于钨酸锆的分解温度(770℃)，有效的保证了钨酸锆的晶体完整性。同时保温时间为5min，有效的阻止了钨酸锆和铝直接的界面反应，通过轴向压力调控复合材料的热膨胀性能。

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