金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展-免費(fèi)閱讀
【正文】 無(wú)論采用什么樣的工藝生產(chǎn)復(fù)合材料 ， 都希望得到增強(qiáng)相均勻分布的組織 。 顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料 ， 一般使用剛性顆粒 ， 這種顆粒是具有高強(qiáng)度 、 高模量 、 高硬度及耐熱性好的陶瓷顆粒 。 ， 處理和加入等工序 ，因此 ， 工藝簡(jiǎn)單 ， 成本較低 。 金屬基原位復(fù)合材料由于該領(lǐng)域起步較晚 ，目前尚存在一些不夠成熟的地方 。 b. 增強(qiáng)相的均化問(wèn)題 對(duì)于金屬液來(lái)說(shuō) ， 形成的增強(qiáng)顆粒在金屬液內(nèi)容易聚結(jié) 、 偏析 ， 而且 ， 在凝固過(guò)程中 ，常偏析于樹(shù)枝間或晶粒邊界 。目前，用這種工藝已制備了 TiC/Al、TiC/AlSi等復(fù)合材料，組織中 TiC尺寸細(xì)?。?1μm）且分布均勻。常與 SHS技術(shù)相配合的致密化工藝過(guò)程有反應(yīng)燒結(jié)、熱擠壓、熔鑄和離心鑄造等，其中SHS— 熔鑄法和 SHS— 熱壓反應(yīng)燒結(jié)工藝是目前用 SHS法制備致密材料的熱點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。 固 固反應(yīng)法 a. SHS法 該方法是蘇聯(lián) 1967年提出來(lái)的 ， 有些文獻(xiàn)也稱(chēng)為燃燒合成或自蔓延燃燒 。 日本的小橋真等人將 CuO,、 ZnO,、 SnO,、Cr2O3和 SiO2等氧化物加入到 1000℃ 左右的 Al液中 ，探討了制備原位生長(zhǎng)的 Al2O3粒子增強(qiáng) Al基復(fù)合材料的可能性 ， 結(jié)果表明 . CuOAl的反應(yīng)最為強(qiáng)烈 ，生成的 Al2O3顆粒細(xì)小且分布均勻 ， 而 Cr2O3Al的反應(yīng)困難 。 目前 ， 利用 Lanxide法主要用于制備 Al基復(fù)合材料或陶瓷基復(fù)合材料 ， 其制品已在汽車(chē) 、燃?xì)鉁u輪機(jī)和熱交換機(jī)上得到一定的應(yīng)用 。 缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，成本高，在實(shí)際生產(chǎn)中受到限制。 Si3N4網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)陶瓷骨架及其復(fù)合材料 SEM形貌 是液態(tài)金屬攪拌鑄造法。在時(shí)為了復(fù)合得更好，希望有少量液相存在，也即溫度控制在基體合金的液相線和固相線之間。與增強(qiáng)材料表面處理相比，添加合金元素是更方便、經(jīng)濟(jì)的途徑。 2. 金屬基體與增強(qiáng)材料之間浸潤(rùn)性差。 金屬基復(fù)合材料制造的難點(diǎn)及解決途徑 與樹(shù)脂基復(fù)合材料相比 ， 由于金屬固有的物理 、化學(xué)特性 ， 使金屬基復(fù)合材料在制造上存在一些技術(shù)上的困難 ， 需要采取特殊的措施解決： ，使之充分滲透到增強(qiáng)材料之間的間隙中并與之復(fù)合，需要高的制造溫度（高于或接近基體的熔點(diǎn)），在高溫下增強(qiáng)材料與基體容易發(fā)生界面反應(yīng)，但也可能氧化，產(chǎn)生有害的反應(yīng)。 金屬基復(fù)合材料起步于 60年代初期 。 中國(guó)復(fù)合材料學(xué)科的開(kāi)拓者胡振渭教授曾對(duì)復(fù)合材料做過(guò)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(guò)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(méi)有的新性能的一種多相材料 ” 。 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 。 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 。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。增強(qiáng)材料與基體之間應(yīng)具有很好的潤(rùn)濕性（即接觸角小于 90176。 （ 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 。由于整個(gè)過(guò)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。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(guò)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。 （ 3）原位生成法 原位復(fù)合的概念原于原位結(jié)晶。 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(lái)的 。 國(guó)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 。 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 。 b. XDTM法 該工藝由美國(guó) Martin Marietta實(shí)驗(yàn)室發(fā)明。因此，材料具有良好的力學(xué)性能。 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 。 但它具有制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)化 、 生產(chǎn)成本低 、 材料性能優(yōu)異等優(yōu)點(diǎn) ，正日益受到人們的重視 ， 隨著其基礎(chǔ)研究的不斷深入及其制備技術(shù)的不斷完善 ， 各種高性能的原位MMC一定會(huì)得到廣泛的應(yīng)用 ， 并取得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益 。 ，可用鑄造方法制備形狀復(fù)雜 、 尺寸較大的凈近形構(gòu)件 。 常用的有：碳化物SiC、 B4C、 TiC、 WC， 氮化物： TiN、 Si2NAlN、 氧
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