金属基复合材料制备技术及发展.pdf

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1、专题论坛ForumonSpecialTopic金属基复合材料制备技术及发展张志强（漳州职业技术学院，福建漳州363000）摘要：对金属基复合材料的分类、制备技术方法进行了综述，阐述了国内外研究现状，提出目前制备技术存在问题和发展方向。关键词：金属基复合材料；制备技术；润湿性；强化颗粒中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：1002-233（32006）02-0032-041引言生反应；可自由选择强化颗粒的种类、尺寸，还可多种颗金属基复合材料由于具有高强度、高弹性率、耐磨、粒强化；强化颗粒添加

2、量的范围大；较容易实现颗粒均匀耐高温等优良特性而受到普遍关注。虽然到目前为止，金化。但缺点是：工艺复杂，成本高；制品形状、尺寸受限制；属基复合材料应用尚不如高分子基复合材料普遍，但一微细强化颗粒的均匀分散困难；颗粒与基体的界面不如般认为，金属基复合材料是21世纪发展潜力最大的高性铸造复合材料等。能结构材料之一。金属基复合材料的复合工艺和技术相3.2铸造凝固成型法对复杂和困难，这是由于金属熔点较高、对增强基体表面铸造凝固成型法是在基体金属处于熔融状态下进行润湿性差等因素造成的，因此，有效而实用的金

3、属基复合复合。主要方法有搅拌铸造法、液相渗和法和共喷射沉积材料制备技术的研究和发展是决定此类复合材料能否广法等。铸造凝固成型铸造复合材料具有工艺简单化、制品泛应用的关键问题。质量好等特点，工业应用较广泛。2金属基复合材料的分类3.2.1原生铸造复合法金属基复合材料按组织形态可分为宏观组合型和微原生铸造复合法（也称液相接触反应合成技术观强化型两类；根据复合材料基体不同可分为钢基、铁LiquidContactReaction：LCR）是将生产强化颗粒的原料基、铝基、镁基复合材料等；按增强相形态的不同

4、可分为加到熔融基体金属中，利用高温下的化学反应强化相，然颗粒增强复合材料、晶须或短纤维增强金属复合材料及后通过浇铸成形。如TiB强化铝基复合材料原生复合法连续纤维增强金属基复合材料。的化学反应是2B+Ti+Al→TiB2+Al。这种工艺的特点是颗3金属基复合材料的制备技术粒与基体材料之间的结合状态良好，颗粒细小（0.25～由于金属材料熔点较高，同时不少金属对增强体表1.5μm）均匀弥散，含量可高达40%，故能获得高性能复合面润湿性很差加上金属原子在高温状态下很活泼，易与材料。常用的元素粉末有钛、

5、碳、硼等，化合物粉末有多种增强体发生反应，所以金属基复合材料的复合工艺Al2O3、TiO2、B2O3等。该方法可用于制备A1基、Mg基、Cu比较复杂和困难，这也是金属基复合材料的发展受到制基、Ti基、Fe基、Ni基复合材料。强化相可以是硼化物、碳约的主要原因。化物、氮化物等。3.1粉末冶金复合法近年来，哈尔滨工业大学从事接触反应法制备复合粉末冶金复合法基本原理与常规的粉末冶金法相材料的研究工作[4]，已成功制备了Al-Si/TiC、Al-Cu/TiC同，包括烧结成形法、烧结制坯加塑法加工成形法等

6、。和Al/TiB2复合材料，其机械性能优异。适合于分散强化型复合材料（颗粒强化或纤维强化型3.2.2搅拌铸造法复合材料）的制备与成型。该方法在铝基复合材料的制搅拌铸造法也称掺和铸造法等。是在熔化金属中加备方面应用较广，但其主要缺点是基体金属与强化颗入陶瓷颗粒，经均匀搅拌后浇入铸模中获得制品或二次粒的组合受限制。原因有二方面：①强化颗粒与熔体基加工坯料，此法易于实现能大批量生成，成本较低。该方本金属之间容易产生化学反应，如4Al+3SiC→Al4C3+3Si；法在铝基复合材料的制备方面应用较广，但

7、其主要缺点②强化颗粒不易均匀分散在铝合金一类的合金熔体是基体金属与强化颗粒的组合受限制。原因有二方面：①中，这是由于陶瓷颗粒与铝合金的润湿性较差所致。另强化颗粒与熔体基本金属之间容易产生化学反应；如一个问题是陶瓷颗粒容易与溶质原子一起在枝晶间产4Al+3SiC→Al4C3+3Si；②强化颗粒不易均匀分散在铝合金生偏析。一类的合金熔体中，这是由于陶瓷颗粒与铝合金的润滑粉末冶金复合法的工艺主要优点是：基体金属或合性较差。另一个问题是陶瓷颗粒容易与溶质原子一起在金的成分可自由选择，基体金属与强化颗粒之

8、间不易发枝晶间产生偏析。32机械工程师2006年第2期ForumonSpecialTopic专题论坛3.2.3半固态复合铸造法热处理，达到对材料的多种要求。半固态复合铸造法是从半固态铸造法发展而来的。3.2.7热浸镀与反向凝固法通常金属凝固时，初生晶以枝晶方式长大，固相率达热浸镀与反向凝固法都是用来制备连续长尺寸包覆0.2%左右时枝晶就形成连续网络骨架，失去宏观流动性。材料的方法。热浸镀主要用于线材的连续镀层，主要控制如果在液态金属从液相到固相冷却过程中进行强烈搅拌通过镀层区的长度和芯线通过该区