金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展-文庫(kù)吧資料
2025-01-22 10:25本頁(yè)面
【正文】 OAl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 。 還原反應(yīng)法 利用了化學(xué)上的還原反應(yīng)的原理 ， 即將不穩(wěn)定的化合物加入到合金熔體中 ， 使合金熔體中的組元與加入的化合物發(fā)生熱還原反應(yīng) ， 生成所需要的更加穩(wěn)定的陶瓷增強(qiáng)顆粒 。 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 。 RAD工藝將金屬的熔化 、陶瓷增強(qiáng)顆粒的反應(yīng)合成以及快速凝固等工藝結(jié)合在一起 ， 既使得基體金屬的晶粒細(xì)小和增強(qiáng)顆粒的分布均勻 ， 也保證了增強(qiáng)顆粒與基體的牢固結(jié)合 ， 因此 ， 所制得的復(fù)合材料可望有較高的性能 。 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 。 （ b） PRLMEXTM法 在此工藝中 ， 同時(shí)發(fā)生兩個(gè)過(guò)程： （ 1） 液態(tài)金屬在環(huán)境氣氛的作用下向陶瓷預(yù)制件中的滲透； （ 2） 液態(tài)金屬與周圍氣體的反應(yīng)而生成新的增強(qiáng)粒子 ， 例如 ， 將含有 3%~10%Mg的 Al錠和 Al2O3陶瓷預(yù)制件一起放入 （ N2+Ar） 混合氣氛爐中 ， 加熱到 900℃ 以上并保溫一段時(shí)間后 ， 上述兩個(gè)過(guò)程同時(shí)發(fā)生 ， 冷卻后即獲得了原位形成的 AlN粒子與預(yù)制件中原有的 Al2O3粒子復(fù)合增強(qiáng)的 Al基復(fù)合材料 。 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 。 根據(jù)參與合成增強(qiáng)體的兩反應(yīng)組分存在的狀態(tài)不同，可將該技術(shù)分為氣 — 液、固 — 液、液 —液和固 — 固等各種相應(yīng)模式。 （ 3）原位生成法 原位復(fù)合的概念原于原位結(jié)晶。 （ 2） 電鍍 、 化學(xué)鍍和復(fù)合鍍 利用電化學(xué)、氧化還原等原理在增強(qiáng)相（主要纖維）獲得一層改善增強(qiáng)相與基體潤(rùn)濕性和結(jié)合性的沉積層，從而制備復(fù)合材料的方法。 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(rùn)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 。 該法制造顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料存在的 主要困難 ：（ 1） 為了提高增強(qiáng)效果要求加入尺寸細(xì)小的顆粒，目前一般在 10~30μm之間，陶瓷顆粒與金屬熔體的潤(rùn)濕性差，不易進(jìn)入和均勻分散在金屬熔體中，易產(chǎn)生團(tuán)聚；（ 2） 強(qiáng)烈地?cái)嚢枰自斐山饘偃垠w的氧化和大量吸入空氣。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。 真空壓力浸漬法、擠壓鑄造法、攪拌鑄造法、液態(tài)金屬浸漬法、共噴沉積法等屬于液態(tài)法。 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。 優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)： 在基體合金中顆粒（晶須）可達(dá)到較高的含量，尺寸也可以在較大范圍內(nèi)變化，產(chǎn)品的組織均勻致密，無(wú)縮孔、氣孔等缺陷，形狀、尺寸精確、性能均勻。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。 方法分固態(tài)法 、 液態(tài)法 、其它法三大類： 1. 固態(tài)法 固態(tài)法是指基體處于固態(tài)來(lái)制備金屬基復(fù)合材料的方法。 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(rùn)濕性和防止過(guò)分界面反應(yīng)的問(wèn)題 。 用擴(kuò)散粘接法制備硼 鋁復(fù)合材料時(shí)控制較低的溫度和較短的時(shí)間 、 適當(dāng)提高壓力是優(yōu)化工藝參數(shù)的典型例子 。 （ 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 。 這些元素或者是表面活性物質(zhì)，富集于界面上，改善了基體對(duì)增強(qiáng)材料的潤(rùn)濕性，同時(shí)形成擴(kuò)散擋層；或者是它們能優(yōu)先與增強(qiáng)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，既改善了潤(rùn)濕性，又起擴(kuò)散阻擋層作用。 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(rùn)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(rùn)濕性的作用。 絕大多數(shù)有前景的金屬基復(fù)合材料體系中，如碳 鋁、碳 鎂、碳化硅 鋁、氧化鋁 鎂等，基體與增強(qiáng)材料之間的浸潤(rùn)性都很差，必須采取技術(shù)措施加以改善。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。因此必須盡量控制界面脆性相的生成。 有些反
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