碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状与展望_王行

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1、第４１卷第３期稀有金属与硬质合金Ｖｏｌ．４１№．３２０１３年６月ＲａｒｅＭｅｔａｌｓａｎｄＣｅｍｅｎｔｅｄＣａｒｂｉｄｅｓＪｕｎ．２０１３碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状与展望王行，谢敬佩，郝世明，王爱琴（河南科技大学材料科学与工程学院，河南洛阳４７１００３）摘要：分别从材料的制备工艺、性能与应用等方面，综述了碳化硅颗粒增强铝基复合材料的研究现状，分析了该材料在发展过程中存在的问题，并对其未来的发展进行了展望。关键词：铝基复合材料；碳化硅颗粒增强；制备工艺；性能与应用；研究现状中图分类号：ＴＢ３３３文献标识码：Ａ文章编号：１０

2、０４－０５３６（２０１３）０３－００５０－０４!ＴｈｅＬａｔｅｓｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＳｉＣＰａｒｔｉｃｌｅＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＡｌ－ｂａｓｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＷＡＮＧＨａｎｇ，ＸＩＥＪｉｎｇ－ｐｅｉ，ＨＡＯＳｈｉ－ｍｉｎｇ，ＷＡＮＧＡｉ－ｑｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏ

3、ｆＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＡｌ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｓｒｅｖｉｅｗｅｄｆｒｏｍｉｔｓｐｒｅｐａ－ｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｄｕｒｉｎｇｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ａｎｄｉｔｓｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｉｓｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｌ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｒｅｉｎｆｏｒｃ

4、ｅｍｅｎｔ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎ；ｔｈｅｌａｔｅｓｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ能的缺陷，因此有大规模应用的广阔前景。随着国１前言防工业和航天技术的发展，以及成本更低的增强体随着现代科学技术的飞速发展，人们对工程材和制备工艺的不断开发，颗粒增强铝基复合材料的［５－７］料的要求越来越高，比如低密度、高比强度、高比刚应用领域将会越来越广。度、耐高温、抗疲劳、抗腐蚀等一系列优异的物理力２制备工艺的研究现状学性能。颗粒增强铝基复合材料正是为了满足上述要求而诞生。与传统

5、的金属材料相比，颗粒增强铝颗粒增强铝基复合材料的强度通常取决于增强基复合材料不仅兼有金属的高塑性、高韧性和增强颗粒的直径、间距和体积分数，以及基体合金的性颗粒的高模量、高硬度，同时具有各向同性，是研究能。除此之外，界面结构和增强颗粒分布均匀性对［１－４］［８］较多、潜在应用前景最广的材料之一。材料的性能也会产生重要影响。碳化硅颗粒增强铝基复合材料，其增强体颗粒目前制备颗粒增强铝基复合材料的方法主要分价格低廉，可用常规方法制造加工，便于批量生产，为固相法和液相法：固相法通过粉末冶金法进行固而且这类复合材料的各向同性，克服了纤维增强

6、铝相烧结，液相法主要包括压力铸造、搅拌熔铸、无压［９］［１０］基复合材料在制备过程中出现的因纤维损伤、纤维渗透和喷射沉积。表１对这几种制备工艺的特与纤维互相接触、微观组织不均匀等而影响材料性点进行了对比。收稿日期：２０１２－０８－１３；修订日期：２０１３－０４－２４基金项目：河南省基础与前沿技术基金资助项目（０９２３００４１００４９）通讯作者：谢敬佩（１９５７－），男，教授，博导，主要从事耐磨材料方面的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｘｉｅｊｐ＠ｍａｉｌ．ｈａｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ第３期王行，等：碳化硅颗粒增强铝基复合材料研究现状与展望５１表

7、１碳化硅颗粒增强铝基复合材料制备方法的特点Ｔａｂｌｅ１ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒＳｉＣｐａｒｔｉｃｌｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＡｌ－ｂａｓｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ增强体增强体增强体界面结微观结构力学低成本半机械化工艺制备方法孔隙度体积分数尺寸均匀性合状况多样性性能潜力生产能力成熟性粉末冶金≤７０％纳米至微米非常均匀良好１很小１４３１压力铸造２０％左右≥５μｍ一般一般２很小２２４４搅拌熔铸≤３０％≥１０μｍ一般一般２１％左右４１１２无压渗透≤７０％纳米至微米非常均匀良好２较小１

8、１１２喷射沉积≤３０％微米级宏观不均匀良好２很小２２１２数字１～４表示定性级别，越小的数字代表的级别越高。２．１粉末冶金法材料的工艺方法，即为压力铸造法。根据制备复合粉末冶金技术又称为固态金属扩散技术，将基材料过程中施加压力的大小、施加方式的不同，压力体金属粉