金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展-在線瀏覽
2025-03-05 10:25本頁(yè)面
【正文】 和滲入到增強(qiáng)材料的間隙之間，因此，這是得到性能良好的復(fù)合材料的前提。 3. 將增強(qiáng)材料按設(shè)計(jì)要求均勻分布于基體中是金屬基復(fù)合材料制造時(shí)的另一困難 ， 增強(qiáng)材料種類很多 ， 應(yīng)該針對(duì)各自的特點(diǎn) ， 使用合適的方法將其均勻分布于基體中 。 （ 2）加入合金元素、優(yōu)化基體成分 合金元素的加入除能改善液態(tài)金屬與固態(tài)增強(qiáng)材料之間的潤(rùn)濕性，防止或減緩界面反應(yīng)外，應(yīng)能保持基體原有強(qiáng)度和韌性，優(yōu)化界面結(jié)構(gòu)。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。 溫度較低時(shí)基體對(duì)增強(qiáng)材料的潤(rùn)濕性問(wèn)題可由提高工作壓力得到解決 。 采用真空 壓力鑄造和擠壓是優(yōu)化工藝方法的另一典型例子 。 金屬基復(fù)合材料制造方法的分類 金屬基復(fù)合材料應(yīng)根據(jù)基體金屬的物理 、 化學(xué)性質(zhì)和增強(qiáng)材料的幾何形狀 、 物理 、 化學(xué)性質(zhì)選用不同的制造方法 。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。 固態(tài)法包括粉末冶金法、熱壓法、熱等靜壓法、軋制法、擠壓和拉拔法、爆炸焊接法等。但設(shè)備投資大、工藝周期長(zhǎng)、材料的成本較高，制造大尺寸的零件和坯料有一定困難。 為了改善液態(tài)金屬基體對(duì)固態(tài)增強(qiáng)材料的潤(rùn)濕性，以及控制高溫下增強(qiáng)材料與基體之間的界面反應(yīng)，可以采用加壓浸滲、增強(qiáng)材料的表面（涂覆）活性處理、基體中添加合金元素等措施。 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。 基本原理 是將顆粒直接加入到基體金屬熔體中，通過(guò)一定方式的攪拌使顆粒均勻地分散在金屬熔體中并與之復(fù)合，然后澆注成錠坯鑄件。 因此必須采取有效的措施來(lái)改善金屬熔體對(duì)顆粒的潤(rùn)濕性，防止金屬的氧化和吸氣。 優(yōu)點(diǎn)： 能制得增強(qiáng)相與基體潤(rùn)濕性好 、 結(jié)合性好的復(fù)合材料 ， 但需要比較復(fù)雜的設(shè)備 ，生產(chǎn)效率低 ， 比較適合生產(chǎn)長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料 ， 生產(chǎn)其它形式增強(qiáng)相的復(fù)合材料難度較大 。 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。原位 MMC及其制備技術(shù)已成為材料科學(xué)工作者普遍關(guān)注的研究課題。 氣 液反應(yīng)法 a . VLS法 這種方法由 。 該工藝一般包括如下兩個(gè)過(guò)程： （ a） 氣體的分解 ， 如 CH 4（ g） — C（ s） +2H2(g) (b) 氣體與合金的化學(xué)反應(yīng)及增強(qiáng)顆粒的形成 ， 如 C（ s） +AlTi(1) — Al（ 1） +TiC(s) N2(g) +AlTi(1) — Al（ 1） +TiN(s)+AlN(s) b. Lanxide法 美國(guó) Lanxide公司開(kāi)發(fā)的 Lanxide法利用了上述氣液反應(yīng)的原理 ， 它由金屬直接氧化法 （ DLMOXTM） 和金屬無(wú)壓浸滲法 （ PRLMEXTM） 兩者組成： （ a） DLMOXTM法 讓高溫金屬液 （ 如 Al、 Ti、 Zr等 ） 暴露于空氣中 ， 使其表面首先氧化生成一層氧化膜 （ 如 Al2OTiO ZrO2等 ） ， 里層金屬再通過(guò)氧化層逐漸向表層擴(kuò)散 ， 暴露空氣中后又被氧化 ， 如此反復(fù) ，最終形成金屬氧化物增強(qiáng)的 MMC或金屬增韌的陶瓷基復(fù)合材料 （ CMC） 。 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 、燃?xì)鉁u輪機(jī)和熱交換機(jī)上得到一定的應(yīng)用 。 它是利用一個(gè)特殊的液體噴射分散裝置 ， 在氧化性氣氛中 ， 將鋁液分散成大量細(xì)小的液滴 ， 使其表面氧化生成 Al2O3膜 ，這些帶有 Al2O3膜的液滴在沉積過(guò)程中 ， 相互碰撞使表層 Al2O3膜破碎分散 ， 同時(shí)內(nèi)部 Al液迅速冷卻凝固 ， 從而形成具有彌散分布的 Al2O3粒子增強(qiáng)的 Al基復(fù)合材料 。 固 液反應(yīng)法 a. 直接反應(yīng)法 將固態(tài)碳粉或硼粉直接加入到高溫合金熔體中 ， 使 C或 B同合金液中的個(gè)別組元反應(yīng) ， 在基體中形成了碳化物或硼化物的增強(qiáng)粒子 ， ， 將碳粉與熔體中的 Ti不斷發(fā)生反應(yīng)生成了 TiC， 使得熔體表面的 C粉逐漸減少 ， 直到完全消失 ， 攪拌澆注后即獲得了 TiC/Cu復(fù)合材料 。 TiC/Fe復(fù)合材料 。 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 。 MMC的還原反應(yīng)法 ， 由于原材料來(lái)源廣泛且成本低 ， 正逐漸引起人們的重視 。 在此工藝中 ， 由于增強(qiáng)相的形成與液態(tài)金屬的擠壓成形同時(shí)進(jìn)行 ， 因此 ， 材料組織致密 ，生產(chǎn)效率高 ， 但材料中增強(qiáng)相的數(shù)量和種類由于工藝條件而受到了很大的限制 。它是將含有某一反應(yīng)元素（如 Ti）的合金液與含有另一反應(yīng)元素（如 B）的合金液同時(shí)注入一個(gè)具有高速攪拌裝置的保溫反應(yīng)池中，混合時(shí)，兩種合金液中的反應(yīng)組分充分接觸，并反應(yīng)析出穩(wěn)定的增強(qiáng)相（
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