【正文】 設(shè)計(jì)，是金屬基復(fù)合材料界面研究的重要內(nèi)容。 4 – 3 優(yōu)化制備工藝參數(shù)，采用新工藝。在基體合金中加入與可與增強(qiáng)劑表面反應(yīng)而生成薄層反應(yīng)層，增加增強(qiáng)劑的表面能、或不與增強(qiáng)劑表面反應(yīng)但可降低基體液相的表面能的合金元素。在 I 區(qū)，載荷完全由基體承受；II區(qū)為暫態(tài)的瞬態(tài)區(qū)；超過(guò) II區(qū)后復(fù)合材料才發(fā)揮作用。 ? 2）交換式反應(yīng)：增強(qiáng)相與含兩種以上元素的金屬基體之間發(fā)生反應(yīng)后，反應(yīng)產(chǎn)物還會(huì)與其它基體元素發(fā)生交換反應(yīng)，產(chǎn)生界面的不穩(wěn)定。在不同的界面結(jié)合受載時(shí)，如結(jié)合太弱，纖維大量拔出，強(qiáng)度低；結(jié)合太強(qiáng)，纖維受損，材料脆斷，既降低強(qiáng)度，又降低塑性?？筛鶕?jù)氧化程度控制 Al2O3的量。 粉末冶金法（非連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料制備工藝） 圖 918 粉末冶金法制備非連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料制備流程圖 粉末冶金法（非連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料制備工藝） ?粉末冶金法也是一種制備非連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料常采用的工藝。 圖 915 半固態(tài)復(fù)合鑄造原理圖 4 3 噴射成型法（ Ospray， Spray Codeposition） 噴射沉積工藝是一種 80年代逐漸成熟的將粉末冶金工藝中混合與凝固兩個(gè)過(guò)程相結(jié)合的新工藝。 粉末（冶金）法 首先將金屬基體粉末與聚合物粘接劑混合制成基體粉末 /聚合物粘接劑膠體，可將膠體軋制成基體粉末薄帶（箔）；也可將纖維按一定間距排好，用粉末膠體固定，干燥后制成粉末 /纖維預(yù)制片；也可按粉末法纖維 /基體復(fù)合絲的制備方法制成復(fù)合絲。 如圖 96所示，對(duì)纖維進(jìn)行 TiB或（液態(tài)）金屬鈉表面涂層處理可以增加纖維與鋁液的潤(rùn)濕性，防止過(guò)量的脆性相Al4C3生成。在這方面，液態(tài)法與固態(tài)法相比較差。 4）原位生長(zhǎng)法。其壓力應(yīng)有一定下限，防止壓力不足金屬不能充分?jǐn)U散包圍纖維而形成“眼角”空洞缺陷。 X = k t 1/2 X：反應(yīng)層厚度； k：反應(yīng)速度常數(shù)。鋁基復(fù)合材料單坯可達(dá) 250公斤。 6 – 1 共晶合金定向凝固 圖 919 二元共晶相圖及兩相平面穩(wěn)定生長(zhǎng) 圖 920 棒狀及層片狀 TaCNi 共晶定向凝固組織 共晶合金定向凝固要求合金成分為共晶或接近共晶成分，開(kāi)始為二元合金，后發(fā)展為三元單變共晶，以及有包晶或偏晶反應(yīng)的兩相結(jié)合。 6 – 3 反應(yīng)生長(zhǎng)法（ XD TM） ? 該工藝可生成顆粒、晶須或共同增強(qiáng)的金屬和金屬間化合物基復(fù)合材料。 ? （ 2）浸潤(rùn)與溶解結(jié)合：基體與增強(qiáng)相之間發(fā)生潤(rùn)濕，相互溶解而形成界面結(jié)合的第二類(lèi)界面。在長(zhǎng)期熱效應(yīng)的作用下，界面上的 B02會(huì)發(fā)生球化，影響復(fù)合材料的性能。從界面優(yōu)化的觀點(diǎn)來(lái)看，增強(qiáng)劑與基體的在潤(rùn)濕后又能發(fā)生適當(dāng)?shù)慕缑娣磻?yīng)，達(dá)到化學(xué)結(jié)合，有利于增強(qiáng)界面結(jié)合，提高復(fù)合材料的性能。 ?氫是鈦合金中的強(qiáng) β相穩(wěn)定元素氫的溶如入可 擴(kuò)大相圖中 β相區(qū)；降低 β相轉(zhuǎn)變溫度。 4 – 2 金屬基體改性（添加微量合金元素） ?（ 3）改善增強(qiáng)劑與基體的潤(rùn)濕性?？梢钥闯?，復(fù)合后纖維中出現(xiàn)殘余應(yīng)變?fr。在 400?C以下， Al4C3的量基本是穩(wěn)定的；高于400?C時(shí)，反應(yīng)物量急劇增加。 金屬基復(fù)合材料的界面結(jié)合 ?在金屬基復(fù)合材料中，需要在增強(qiáng)相和基體界面上建立一定的結(jié)合力。 ? 例如使用 DIMOXTM法制備 Al2O3 / Al時(shí)，在遠(yuǎn)高于鋁熔點(diǎn)900?1300?C的溫度下，通入促進(jìn)氧化反應(yīng)的合金元素 Si 和Mg，使熔融鋁通過(guò)顯微通道滲透到氧化鋁層外部，并順序氧化；即鋁被氧化，但液態(tài)鋁的滲透通道未被堵塞。這是一個(gè)低成本的制備工藝。 此工藝控制的參數(shù)主要是： 1）熔體的溫度應(yīng)使熔體達(dá)到 30?50 %的固態(tài)； 2）攪拌速度應(yīng)不產(chǎn)生湍流，使枝晶破碎成固態(tài)顆粒，降低熔體的粘度以利于增強(qiáng)顆粒的加入。 34 超塑性成型 / 擴(kuò)散結(jié)合 （ SPF / DB） 圖 910 超塑性成型 / 擴(kuò)散結(jié)合法制備金屬基復(fù)合材料葉片示意圖 35 粉末（冶金）法（ Slurry Powder Metallurgy） ? 為了解決使用金屬箔材成本高以及難以獲得TiAl金屬間化合物箔材的問(wèn)題，發(fā)展了粉末（冶金）（ Slurry Powder Metallurgy）工藝。過(guò)量的脆性相 Al4C3生成會(huì)嚴(yán)重影響復(fù)合材料的性能。 2）界面的形成及機(jī)制，界面產(chǎn)物的控制及界面設(shè)計(jì)； 3）增強(qiáng)劑在基體中的均勻分布： 在選擇制備方法時(shí)，應(yīng)選擇那些使得增強(qiáng)劑更均勻、均質(zhì)排布（分布）的方法。 1 連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料的制備工藝 鋁合金 —— 固態(tài)、液態(tài)法 碳纖維 鎂合金 —— 固態(tài)、液態(tài)法 硼纖維 鈦合金 —— 固態(tài)法 SiC纖維 高溫合金 —— 固態(tài)法 氧化鋁纖維 金屬間化合物 —— 固態(tài)法 1 不連續(xù)增強(qiáng)相金屬基復(fù)合材料的制備工藝 鋁合金 — 固態(tài)、液態(tài)、原位生長(zhǎng)、噴射成型法 顆粒 鎂合金 —— 液態(tài)法 晶須 鈦合金 —— 固態(tài)、液態(tài)法、原位生長(zhǎng)法