【正文】 4160%950℃63130%1000℃36140%1000℃45150%1000℃54160%1000℃63130%1050℃36140%1050℃45150%1050℃54160%1050℃631根據(jù)實(shí)驗(yàn)配方分別稱量不同質(zhì)量的鋁粉、鎂粉、碳化硅粉。采用真空熱壓燒結(jié)爐可以避免上述麻煩，還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以控制升溫速率。 高溫?zé)Y(jié)設(shè)備采用真空熱壓燒結(jié)爐。必須先要經(jīng)過低溫排膠的過程。壓制好的試樣可以在烘干箱內(nèi)50℃—100℃范圍內(nèi)進(jìn)行烘干。壓制所需的最大壓力為30 MPa。最后加入粘結(jié)劑，攪拌均勻。因此，每個(gè)配方的總重量為40g不變，再按照SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的要求，稱量不同原料。 2 實(shí)驗(yàn)方法及內(nèi)容 本實(shí)驗(yàn)采用了粉末冶金法來制備碳化硅鋁復(fù)合材料。通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析找出試樣性能最好的燒結(jié)溫度及SiC的含量。然后通過對(duì)試樣進(jìn)行XRD,SEM測(cè)試，來確定試樣的成分，分析試樣在燒結(jié)過程中所發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，觀察其微觀形貌了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)從而更加直觀的了解試樣所發(fā)生的反應(yīng)。本文實(shí)驗(yàn)采用粉末冶金法制備碳化硅鋁復(fù)合材料。結(jié)合我國的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)國內(nèi)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的市場(chǎng)需求與國外的應(yīng)用情況進(jìn)行類比分析，得出如下的趨勢(shì)預(yù)測(cè)：（1） 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)件用復(fù)合材料和儀表級(jí)及光學(xué)級(jí)復(fù)合材料在航空、航天、軍工領(lǐng)域首先得到應(yīng)用并逐漸推廣，從而可提升這些領(lǐng)域的技術(shù)水平，沉著應(yīng)對(duì)日趨復(fù)雜的國際環(huán)境。在獲得優(yōu)異性能的碳化硅鋁復(fù)合材料的同時(shí)必須兼顧其后續(xù)加工性能。而現(xiàn)代精密的機(jī)械零件絕大多數(shù)仍需依靠機(jī)加工獲得最終形狀和精度，也就是說難以避免切削問題。這些技術(shù)方法尚需進(jìn)一步深入探討。目前碳化硅鋁復(fù)合材料主要應(yīng)用于航空、航天、軍工領(lǐng)域，而在民用結(jié)構(gòu)上較少應(yīng)用，這跟這種材料的高成本有密切關(guān)系。界面潤濕性是界面相容性的一個(gè)方面，有時(shí)甚至能成為顆粒分布的決定性因素。界面理論的形成有助于發(fā)現(xiàn)改善復(fù)合材料界面結(jié)合狀況的途徑。界面結(jié)合狀況影響著復(fù)合材料的各種性能。另外，顆粒越細(xì)，即表面積越大，表面能也隨之升高，此時(shí)氣體易于被吸附而引入金屬液中。[17—21]（1）各種制備工藝方法期待完善 現(xiàn)有的工藝方法雖然都成功地制備了碳化硅鋁復(fù)合材料，但各種方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)，很難判斷某種方法已成為主流方法，具有優(yōu)異綜合性能的碳化硅鋁復(fù)合材料的獲得還存在某些障礙。但現(xiàn)行的國內(nèi)外噴射成形顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料制備技術(shù)大多是在噴射沉積成形過程中將一定量的增強(qiáng)相顆粒噴入霧化錐中，與金屬熔滴強(qiáng)制混合后在沉積器上共沉積以獲得復(fù)合材料坯件。（7）噴射沉積法[89]噴射沉積成形技術(shù)是一種新型的快速凝固技術(shù)，其突出的優(yōu)點(diǎn)是可以直接由液態(tài)金屬霧化與沉積形成具有快速凝固組織和性能特征的具有一定形狀的坯件，以減少或去除各種高成本的制造和加工中間環(huán)節(jié)。與有壓滲透相比，無壓滲透具有所需設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低，容易實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，但產(chǎn)品的力學(xué)性能和熱性能略低，原因在于存在一定的氣孔和界面反應(yīng)產(chǎn)物。其中，滲透過程的實(shí)現(xiàn)主要需要兩個(gè)條件：(1)Al合金中至少含有l(wèi)％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的Mg，最好是3％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；(2)滲透過程需要在氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行。（6）無壓滲透法[1213]無壓滲透法是由美國Lanxide公司開發(fā)的一種獨(dú)特的工藝。(3)離心鑄造法該法以離心力作為外界壓力，預(yù)制件放人高速旋轉(zhuǎn)的鑄模中，然后將Al合金液在澆鑄口倒人，在離心力的作用下完成滲透。(2)氣體壓力滲透法該法與擠壓鑄造法相似，所不同的就是用氣體壓力代替了擠壓鑄造中的壓頭，它是在真空狀態(tài)熔化Al合金，滲透時(shí)撤去真空，通人惰性氣體使鋁合金液受壓通過升液管滲入上部模具中的預(yù)制件中。該工藝中預(yù)制件的預(yù)熱溫度、Al合金液的滲入溫度、壓力大小、冷卻速度是關(guān)鍵工藝參數(shù)。(5) 壓力鑄造法[2]根據(jù)生產(chǎn)過程中壓力施加的大小、方式的不同，壓力滲透法可分為擠壓鑄造法、氣體壓力滲透鑄造法、離心鑄造法等。(4) 攪拌熔鑄法[1821]制備復(fù)合材料的過程中，由于碳化硅增強(qiáng)體顆粒與鋁溶液潤濕性差，因此，實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)體顆粒均勻分布較為困難，同時(shí)，增強(qiáng)體顆粒極易與鋁溶液發(fā)生嚴(yán)重化學(xué)反應(yīng)，因此，界面結(jié)合也較差。(3) 固態(tài)擴(kuò)散法[1416](diffusion bonding)是將固態(tài)的纖維與金屬基體適當(dāng)組合在加壓加熱條件下使他們互相擴(kuò)散結(jié)合成復(fù)合材料的方法。(2) 采用此種方法制備SiCp／A1復(fù)合材料具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。(1) 粉末冶金法[2](powder metallurgy)是將金屬粉末充滿在排列規(guī)整或取向的短纖維或晶須中，然后進(jìn)行燒結(jié)或擠壓成型。Lanxide公司生產(chǎn)的碳化硅鋁復(fù)合材料汽車剎車片，于1996年投入批量生產(chǎn)，日產(chǎn)量1 000片。這一應(yīng)用是電子級(jí)顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料發(fā)展的新的里程碑。作為電子材料，LEC公司生產(chǎn)的碳化硅鋁復(fù)合材料1996年應(yīng)用于GM電動(dòng)汽車和EV1客車上，替代了Cu／W合金。1987～1988年美國ACMC公司與亞利桑那大學(xué)光學(xué)研究中心合作，采用碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料研制成超輕量化(ULW)空間望遠(yuǎn)鏡(包括結(jié)構(gòu)桁架部件與反射鏡)和坦克激光反射鏡。1985年以后，這種材料迅速應(yīng)用到航天飛機(jī)、導(dǎo)彈和衛(wèi)星等航天器的零部件上。美國DWA公司的25％SiCp／6061Al復(fù)合材料儀表支架已用于Lockheed飛機(jī)上的電子設(shè)備，BP公司研制的SiCp／2124A1自行車框架也已經(jīng)在Raleigh’s賽車上使用。[14]作為結(jié)構(gòu)材料，碳化硅鋁復(fù)合材料已被大規(guī)模應(yīng)用于直升機(jī)旋翼系統(tǒng)上。因此，從上世紀(jì)80年代初開始，世界各國競(jìng)相研究開發(fā)這類材料，從材料的制備工藝、微觀組織、力學(xué)性能與斷裂特性等角度進(jìn)行了許多基礎(chǔ)性研究，取得了顯著成績(jī)。單纖維對(duì)復(fù)合材料的彈性模量的增強(qiáng)有相當(dāng)大的作用。因此，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料表現(xiàn)出明顯的各向異性特征。( 2 ) 層狀復(fù)合材料這種復(fù)合材料是指在韌性和成形性較好的金屬集體材料中，含有重復(fù)排列的高強(qiáng)度，高模量片層狀增強(qiáng)物的復(fù)合材料。這種復(fù)合材料中，增強(qiáng)相主要是承載相，而集體的作用是傳遞載荷和便于加工。（1）顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料（2）層狀復(fù)合材料（3）纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（1）顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料這里的顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料是指彌散的硬質(zhì)增強(qiáng)相的體積超過20%的復(fù)合材料，而不包括那些彌散質(zhì)點(diǎn)體積比很低的彌散強(qiáng)化金屬。從而進(jìn)一步提高燃?xì)廨啓C(jī)的工作溫度。由于捏的高溫性能優(yōu)良，因此，這種復(fù)合材料應(yīng)用于制造高溫下工作的零部件。因此，隊(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)來說，當(dāng)速度從亞超音速提高到超音速時(shí)，鈦合金顯示出了更好的優(yōu)越性。(2) 鈦基復(fù)合材料鈦比其他的任何結(jié)構(gòu)材料據(jù)有更高的比強(qiáng)度。這是由于與純鋁相比，鋁合金具有更好的綜合性能。因此具有良好的韌性和塑性，再加上它具有的易加工性，工程可靠性及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，為其在工程方面的應(yīng)用創(chuàng)造了有力條件。．2 金屬基復(fù)合材料分類1．按基體來分(1) 鋁基復(fù)合材料 (2) 鈦基復(fù)合材料 (3) 鎳基復(fù)合材料(1) 鋁基復(fù)合材料這是在金屬基復(fù)合材料中應(yīng)用最廣的一種。 金屬基復(fù)合材料的定義 金屬基復(fù)合材料是以金屬為基體，以高強(qiáng)度的第二相作為增強(qiáng)體而值得的復(fù)合材料。雨樹脂基復(fù)合材料來說，具有優(yōu)良的導(dǎo)電性和耐熱性。金屬基復(fù)合材料就是為了滿足上述要求而誕生的。金屬基復(fù)合材料綜述隨著現(xiàn)代科技技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對(duì)材料的要求越來越高。另外，納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注，納米復(fù)合材料的研究開發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。與此同時(shí)，隨著近年來人們對(duì)環(huán)保問題的日益重視，高分子復(fù)合材料取代木材方面的應(yīng)用也得到了進(jìn)一步推廣。例如，為降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲，增加轎車的舒適性，正著力開發(fā)兩層冷軋板間粘附熱塑性樹脂的減振鋼板；為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)向高速、增壓、高負(fù)荷方向發(fā)展的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、連桿、軸瓦已開始應(yīng)用金屬基復(fù)合材料。而在日本，復(fù)合材料主要用于住宅建設(shè)，如衛(wèi)浴設(shè)備等?？傮w而言，亞洲的復(fù)合材料仍將繼續(xù)增長(zhǎng)，2000年的總產(chǎn)量約為145萬噸，預(yù)計(jì)2005年總產(chǎn)量將達(dá)180萬噸。特別是汽車用復(fù)合材料的迅速增加使得美國汽車在全球市場(chǎng)上重新崛起。與此同時(shí)，美國復(fù)合材料在20世紀(jì)90年代年均增長(zhǎng)率約為美國GDP增長(zhǎng)率的2倍，達(dá)到4%~6%。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長(zhǎng)，而亞洲的日本則因經(jīng)濟(jì)不景氣，發(fā)展較為緩慢，但中國尤其是中國內(nèi)地的市場(chǎng)發(fā)展迅速。目前全世界復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達(dá)550多萬噸，年產(chǎn)值達(dá)1300億美元以上，若將歐、美的軍事航空航天的高價(jià)值產(chǎn)品計(jì)入，其產(chǎn)值將更為驚人。隨著科技的發(fā)展，樹脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進(jìn)步，生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高，使得玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的價(jià)格成本已被許多行業(yè)接受，但玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度尚不足以和金屬匹敵。[23]復(fù)合材料電纜支架復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的應(yīng)用范圍。碳纖維復(fù)合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環(huán)境下穩(wěn)定性好，也用作生物醫(yī)學(xué)材料。④醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。③化工、紡織和機(jī)械制造領(lǐng)域。②汽車工業(yè)。 復(fù)合材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域有[1]：①航空航天領(lǐng)域。前者是在低于基體熔點(diǎn)溫度下，通過施加壓力實(shí)現(xiàn)成型，包括擴(kuò)散焊接、粉末冶金、熱軋、熱拔、熱等靜壓和爆炸焊接等。樹脂基復(fù)合材料的成型方法較多，有手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓成型、拉擠成型、RTM成型、熱壓