金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展-全文預(yù)覽
【正文】 e等 ） 的復(fù)合材料研究甚少 。 因此 ， 為了獲得更理想的組織 ， 必須進(jìn)一步研究合理的均化工藝 。 所獲得的 TiB2/Al復(fù)合材料與外加相同百分含量的 SiC/Al復(fù)合材料相比 ， 具有更高的力學(xué)性能和耐磨性能 。因此，材料具有良好的力學(xué)性能。 利用 XDTM，已制備了 TiC/Al, TiB/Al， TiB2/AlLi等復(fù)合材料。 b. XDTM法 該工藝由美國 Martin Marietta實(shí)驗(yàn)室發(fā)明。在金屬基復(fù)合材料方面，已制備了原位生長(zhǎng)的 TiC,TiB2,Al2O3和 SiC等粒子增強(qiáng)的Al,Cu,Ni和 Ti等復(fù)合材料以及金屬表面陶瓷涂層復(fù)合材料。 它是利用高放熱反應(yīng)的能量使兩種或兩種以上物質(zhì)壓坯的化學(xué)反應(yīng) ， 自動(dòng)持續(xù)蔓延下去 ， 生成金屬陶瓷或金屬化合物的方法 。 液 液反應(yīng)法 該工藝由美國 Sutek公司發(fā)明。 國內(nèi)寇生中等人對(duì) CuOAl反應(yīng)體系也進(jìn)行了低溫 （ 1000 ℃ ） 反應(yīng)合成 Al2O3/Al復(fù)合材料的研究 。 人從理論上計(jì)算和分析了 AlSiC三元系中原位生成 SiC顆粒的熱力學(xué)條件 ， 并在 1200℃ 保溫一段時(shí)間后 ， 使 Al30%Si與加入的碳粉完全反應(yīng) ，生成了原位 SiC顆粒增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料 。 c. 反應(yīng)噴射沉積法 （ RAD） 該工藝是在 DLMOXTM法和噴射沉積工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。 其工藝是將含有 C或 N的氣體通入高溫合金液中 ， 使氣體中的 C或 N與合金液中的個(gè)別組分反應(yīng) ， 在合金基體中形成穩(wěn)定的高硬度 、 高彈性模量的碳化物或氮化物 ，冷卻凝固后即獲得這種陶瓷顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料 。 （ 3）原位生成法 原位復(fù)合的概念原于原位結(jié)晶。 SiC顆粒增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料 SiC顆粒在鋁基體中的分布 SiC晶須在鋁基體中的分布 3 其它制造方法 （ 1） 物理氣相沉積法和化學(xué)氣相沉積法 它們都以某種材料氣相沉積到增強(qiáng)體表面上 ， 形成與基體潤濕性 、 相容性和結(jié)合性均好的沉積層 ， 進(jìn)而獲得復(fù)合材料的方法 。該法是一種適合于工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的主要方法，工藝過程簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高，制造成本低廉，適于多種基體和顆粒。 2. 液態(tài)法 液態(tài)法是指基體金屬處于熔融狀態(tài)下與固態(tài)的增強(qiáng)材料復(fù)合在一起的方法。由于整個(gè)過程處于較低溫度，因此金屬基體與增強(qiáng)材料之間的界面反應(yīng)不嚴(yán)重。 采取這些措施往往不必對(duì)增強(qiáng)材料進(jìn)行預(yù)處理便可解決潤濕性和防止過分界面反應(yīng)的問題 。 （ 3） 優(yōu)化工藝參數(shù)和工藝方法 金屬基 復(fù)合材料制備最重要的參數(shù)是溫度 ，控制適當(dāng)?shù)臏囟?， 或溫度雖然較高 ， 但盡量縮短基體與增強(qiáng)材料在高溫下接觸的時(shí)間都能將界面反應(yīng)減少到最低程度 。 主要途徑： （ 1）增強(qiáng)材料表面處理 增強(qiáng)材料表面覆以合適的涂層是防止和抑制界面反應(yīng)，獲得合適的界面結(jié)構(gòu)和結(jié)合強(qiáng)度、改善增強(qiáng)材料和基體之間潤濕性的有效途徑，這些涂層可以是阻擋層，也可以是犧牲層，應(yīng)能抑制界面反應(yīng)及改善潤濕性的作用。增強(qiáng)材料與基體之間應(yīng)具有很好的潤濕性（即接觸角小于 90176。 有些反應(yīng)產(chǎn)物本身不穩(wěn)定，容易分解造成界面分離。例如，在遠(yuǎn)低于熔點(diǎn)的溫度下鋁與碳生成 Al4C與硼生成 AlB鈦與碳化硅生成 TiC、 Ti5Si3或 TiSi2。 金屬基復(fù)合材料制造技術(shù) 金屬基復(fù)合材料的性能 、 應(yīng)用 、 成本等在很大程度上取決于材料的制備技術(shù) ， 因此研究和發(fā)展有效的制備技術(shù)是金屬基復(fù)合材料研究中最重要的問題之一 。 當(dāng)時(shí)由于受到增強(qiáng)纖維品種少的限制 ， 僅發(fā)展了硼纖維增強(qiáng)鋁 、 鈦等少量品種 。 現(xiàn)代復(fù)合材料形成了樹脂基復(fù)合材料 、 金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料三大類 。 基本概念 上述所列的學(xué)者對(duì)復(fù)合材料的定義 ， 盡管從材料的組成與性質(zhì)上進(jìn)行了較為科學(xué)和全面的描述 ， 但都忽略了作為復(fù)合材料的重要特點(diǎn) —— 可設(shè)計(jì)性 。金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展 材料學(xué)院 耿浩然 復(fù)合材料一詞出現(xiàn)在 20世紀(jì) 50年代 。 中國復(fù)合材料學(xué)科的開拓者胡振渭教授曾對(duì)復(fù)合材料做過較為簡(jiǎn)明的定義： “ 復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)或不同形態(tài)的原材料 ， 通過復(fù)合工藝組合而成的材料 ， 它既保持了原組分材料的主要特點(diǎn) ， 又具備了原組分材料所沒有的新性能的一種多相材料 ” 。 近代復(fù)合材料的發(fā)展從基體上來看 ， 首先發(fā)展的是軟基體 ， 然后逐漸發(fā)展較硬和硬的基體 ，即從樹脂到金屬到陶瓷基體 。 金屬基復(fù)合材料起步于 60年代初期 。 80年代中期 ， 長(zhǎng)纖維增強(qiáng) 、 短纖維增強(qiáng) 、晶須增強(qiáng) 、 顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料開始多種增強(qiáng)材料 （ 硼 、 碳 、 碳化硅 、 碳化鈦 、 硼化鈦 、氧化鋁等 ） 、 多種基體材料 （ 鋼 、 鋁 、 鈦 、 鎂 、鋅等
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