1。2。1非原位法制备颗粒增强金属基复合材料

    非原位合成技术是指用一定的方法把增强体加入基体中形成复合材料,主要有以粉末冶金法作为代表的固态复合工艺和以铸造法作为代表的液态复合工艺,以及由这两种传统工艺派生出的新工艺[11]。

(1)挤压铸造法  是指将颗粒状的增强体制成一定形状的预制件,然后将其干燥后放入模具中,向模具中浇注入熔融金属,最后用压头加压,使液态金属在压力作用下浸渗入到预制件中并凝固,从而制备出PRMMC。此前哈尔滨工业大学的武高辉等人应用此方法制备出了A1203和SiC颗粒增强的铝基复合材料[12]。用这种方法制备的复合材料因热物理性能与理论预测的一致故而是均匀的,无明显缺陷存在。增强相与基体界面能有效传递载荷,较好地约束基体的膨胀,并且界面结合十分紧密,热阻较小。形状和最终制品相同或相似的产品可以通过挤压铸造法制备,液态金属渗透时间段并且冷却速度快,另外可以降低甚至消除颗粒界面反应,可在较大范围内调节增强相的体积分数。该法的缺点是不易制备形状复杂的零件,当渗透压力很大时对磨具和制件的完整性有很大影响。

(2)搅拌铸造法  是指将颗粒直接加入基体金属熔体中,采用一定方式的搅拌使颗粒均匀的分散在金属熔体中并且与之复合的方法。将增强体均匀散步与集体中是该方法的关键所在,此外还要使基体和增强相之间的的界面结合良好。该方法的优点是成本低,所需设备简单,且可以一次成形较复杂工件,能够适应大批量生产;但搅拌铸造法仍存在一些缺点,如在搅拌过程中增强体偏聚,增强体在液体中分布的均匀性较差,界面反应等问题。

(3)粉末冶金法  又称固态金属扩散技术,是指将金属基体粉末与增强颗粒混匀后装入容器中,然后在真空或保护气氛下预微波加热,再经等静压或热压等二次处理制备出PRMMC的方法。周玉等人用该方法完成了含30%TiC颗粒的钨基复合材料(TiC/W)的制备[13]。A lcoa[]法和Ceracon[]法是目前比较成熟的粉末冶金技术。粉末冶金技术有其独特的优点:如制造温度较低,减轻了增强颗粒和基体之间的界面反应,减少了硬质化合物在界面上的生成;增强颗粒物分布较均匀且体积分数比较高,此外不易出现偏聚和偏析。但该技术也存在一些弊端,如弓箭的额形状和大小受到限制;工艺复杂繁多,制备周期较长,且成本偏高,尤其是昂贵的制备成本限制了该技术的发展和应用。

(4)高能-高速工艺  指在短时间内供给高能量、高速度的金属和增强颗粒的混合物,使其固结而形成复合材料。其显著特点是高能脉冲可在冷模中快速加热导电的粉末,使其在短时间内达到指定的温度,从而控制相变和组织粗糙程度,但此工艺在颗粒增强金属基复合材料的生产中还有待开发;论文网

(5)喷射共沉积技术  该技术是20世纪80年代逐渐成熟的一种新的粉末冶金技术,具体工艺过程为:将金属在坩埚中熔化,加压流经雾化器后被高速气体分散成极其细小的微滴,微滴高速冷却后沉积到基板上,便可得到理想的快凝材料;若同时通过一个或几个喷嘴射入增强粒子并使之与雾化液滴一起沉积在基板上,这样便制得了复合材料。

(6)其它方法  其它的非原位制备技术包括[14]:热拉法、热压法、热等静压法、浸渍法、爆炸焊接法、复合铸造法、离心铸造法、物理气相沉积和化学气相沉积法、化学镀、电镀和复合镀法等。

1。2。2原位法制备颗粒增强金属基复合材料

     苏联的A。GMerzhanov 等人早在1967 年就提出了原位合成复合材料的构想[15],到了80 年代中后期,先后报道了Drexel大学的M。J。Koczak和Lanxide等人研制的原位合成A12O3P/Al 和TiC/Al 复合材料以及相应的制备工艺后,原位合成技术才引起各界研究人员的兴趣。原位合成法也称反应自生法,原位合成的PRMMC增强颗粒是通过各种反应在金属基体内形成的。与传统的非原位合成工艺相比较,原位合成法具有以下优点[16-18]:

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