铝基复合材料的制备方法
铝基复合材料的制
2.4 粉末冶金
• 粉末冶金是制备高熔点难成型金属材料的传统工艺。它是 将快速凝固金属粉末和增强陶瓷颗粒等经筛分、混合、冷 压固结、除气、热压烧结， 以及压力加工制得复合材料 的一种工艺。研究结果表明， 用粉末冶金工艺生产的颗 粒增强金属基复合材料的综合强度水平比用熔融金属工艺 生产的同种材料高， 伸长率也较高， 材料微观组织结构 有所改善。但是这种工艺及设备复杂， 金属粉末与陶瓷 颗粒混合时会因颗粒分布不均， 除气不完全而导致材料 内部出现气孔， 温度选择不当易造成汗析。另外， 制得 的复合材料坯件一般还需要二次成型。这种设备不适用于 生产较大型件，所以对铝基复合材料的工业规模生产有所 限制。
2.5 喷射沉积工艺
• 喷射沉积工艺是由英国S i n g e r 教授首创 并干1 9 7 0 年正式公布。这一工艺早期应 用于一些金属半成品的生产和制备， 后来 加利福尼亚大学L a v e r n i a E J 等人开始 利用这一技术制备颗粒增强金属基复合材 料。
二.材料的特点分析
对于小型空间红外遥感器来说，结构部分不仅要满足 高刚度、高强度和尺寸稳定性的要求，而且应该尽量减轻 质量。本文研究的空间红外遥感器镜筒材料采用了石墨纤 维增强铝基复合材料（以下简称铝基复合材料)，这种材 料属于长纤维增强(连续强化)金属基复合材料，由哈尔滨 工业大学金属基复合材料研究所自主研制。 • 与金属材料相比，铝基复合材料具有如下优点：耐 高温、高比强、高比模、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、 对缺口不敏感且抗磨损。与聚合物基复合材料相比铝基复 合材料具有如下优点：耐高低温、防燃、尺寸稳定、抗氧 化、抗辐照、抗电磁脉冲、无气化和导热、导电、剪切强 度高、热膨胀系数低、可直接加工螺纹和圆孔。 •
铝合金及镁合金轮毂等 铝基复合材料汽车架
铝基复合材料的制备工艺
合材料的制备工艺。
关键词： 铝基复合材料； 纤维增强； 颗粒增强； 晶须
中图分类号： ＴＧ１４６．２
ห้องสมุดไป่ตู้
文献标识码： Ａ
文章编号： １００１－３８１４（２００６）０１－００６５－０５
Ｐｒ ｅｐａｒ ａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｍａｔｒ ｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＷＡＮＧ Ｓｈｕａｎｇ－ｘｉ １，２ ， ＬＩＵ Ｘｕｅ－ｊｉｎｇ２ ＳＵＮ Ｊｉａ－ｓｅｎ ２
Ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ： ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ； ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｆｉｂｅｒ； ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ； ｗｈｉｓｋｅｒ
复合材料是由两种或两种以上性质不同的材 料通过各种工艺手段复合而成。根据基体材料不 同， 复合材料包括三类： ＰＭＣ （聚合物基复合材 料）、ＭＭＣ （金属基复合 材料）、ＣＭＣ （陶瓷基 复合 材料）。其中 ＭＭＣ 具有耐高温、耐磨损、导电导热 性好、尺寸稳定、不老化等许多优良特性， 受到广 泛关注。ＭＭＣ 的研究起步于 ２０ 世纪 ５０ 年代末 ６０ 年 代初， 主要用 于航空航天 、军事等先进 技 术 领域。８０ 年代随着廉价增强材料和简单制备工艺 的突破， 使短纤维与颗粒增强 ＭＭＣ 在工业领域 和民用方面实现了批量生产和应用。目前， ＭＭＣ 有 铝 基 、镁 基 、钛 基 、高 温 合 金 基 、铜 基 等 多 种 材 料。铝基复合材料除具有普通 ＭＭＣ 优良性能外， 还具有密度低、重量轻， 制造工艺、设备相对简单， 成本相对较低， 可进行大规模批量生产等特点， 成 为金属基复合材料开发和研究工作的主要方向。
２．３ 颗粒增强铝基复合材料 从上世纪 ８０ 年代开始， 国外投入大量财力致
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究粉末冶金法是一种制备金属基复合材料的有效方法，具有制备的复合材料成分均匀、性能优异、成本低廉等优点。
铝基复合材料作为一种高性能的金属基复合材料，在航空、汽车、机械等领域得到了广泛应用。
本文将围绕粉末冶金法制备铝基复合材料展开，探讨其制备工艺、性能评价、应用领域及未来发展趋势。
粉末冶金法制备铝基复合材料的工艺流程主要包括以下几个步骤：原材料准备：选用纯度较高的铝粉、增强相（如SiC、Al2O3等）及适量的粘结剂。
混合与压制：将原材料按照一定的比例混合，加入适量的润滑剂，然后压制成型。
烧结：将压制成型后的生坯在高温下进行烧结，使得铝粉与增强相充分融合。
热处理：对烧结后的材料进行热处理，以进一步优化材料的性能。
通过以上步骤，制备出具有特定形状和性能的铝基复合材料。
与传统的铸造方法相比，粉末冶金法具有更高的成分均匀性、更细的晶粒结构和更好的力学性能。
铝基复合材料因其具有优异的力学性能、耐腐蚀性和抗高温性能，在航空、汽车、机械等领域得到了广泛应用。
在航空领域，铝基复合材料主要用于制造飞机发动机零部件、机身结构件等。
其轻质高强的特点使得飞机能够减轻重量，提高飞行效率。
在汽车领域，铝基复合材料主要用于制造汽车零部件，如发动机缸体、活塞、齿轮等。
其高强度和抗疲劳性能能够提高汽车的安全性和使用寿命。
在机械领域，铝基复合材料可用于制造各种高强度、轻质的机械零件，如传动轴、支架、齿轮等。
其优良的耐腐蚀性和高温稳定性使得铝基复合材料成为理想的机械零件材料。
铝基复合材料的性能取决于其组成和制备工艺。
在力学方面，粉末冶金法制备的铝基复合材料具有高强度、高硬度、低塑性等特点，其力学性能优于传统铸造铝材。
耐腐蚀性方面，由于增强相的加入，铝基复合材料的耐腐蚀性能得到显著提高。
抗高温性能方面，通过选用合适的增强相和热处理工艺，可以使得铝基复合材料在高温下保持优良的性能。
随着科技的不断发展，粉末冶金法制备铝基复合材料在未来将面临新的挑战和机遇。
铝基复合材料的制备及其热学性能研究
铝基复合材料的制备及其热学性能研究铝基复合材料又称为铝基复合材料，是由铝与另一种非金属或金属元素制得的材料，常用的非金属元素包括氧、硅、碳等，常用的金属元素包括钛、镁等。
铝基复合材料具有高强度、高刚度、轻量化、抗腐蚀性好等优点，在航空、车船制造、电子等领域有广泛的应用。
本文将介绍铝基复合材料的制备方法及其热学性能研究。
一、铝基复合材料的制备方法（一）机械合金化机械合金化是将两种或两种以上的粉末在高能球磨机中进行混合和反应的方法，使粉末中的原子和分子互相融合，形成均匀的合金混合物。
通过机械合金化方法可以制备出不同组分、不同形貌的复合粉末，从而制备出不同性能的铝基复合材料。
（二）热压法热压法是将预先压制得到的铝基复合材料粉末，在高温和高压条件下进行加热压实，使得不同粒子在原位形成连续增长的晶粒，最终形成密实的铝基复合材料。
（三）多相反应烧结法多相反应烧结法是将多种原始材料在高温下进行反应，形成不同的化合物，其中铝是主要的基体材料，其他化合物则填充在铝的孔隙中。
采用多相反应烧结法可以制备出不同性能的铝基复合材料。
二、铝基复合材料的热学性能研究（一）热膨胀性能热膨胀性是指材料在温度变化时线膨胀或线收缩的性质，是复合材料进行热设计的重要参数之一。
铝基复合材料的热膨胀性能受到基体铝和填充物的影响。
通常铝基复合材料的热膨胀系数比铝合金低，但高于陶瓷。
（二）热导率热导率是材料传导热量的能力，是衡量材料热学性能的重要指标之一。
铝基复合材料的热导率不仅取决于基体铝和填充物的种类和形态，还受到材料的制备方法和微观组织的影响。
（三）融合温度融合温度是指材料开始熔化的温度。
铝基复合材料的融合温度受到不同基体铝和填充物的影响。
通常情况下，铝基复合材料的融合温度比铝的融点要高。
（四）热稳定性热稳定性是指材料在高温状态下的稳定性，主要包括材料的热氧化稳定性和热环境稳定性。
铝基复合材料的热稳定性受到填充物的种类和形态的影响，一般情况下，填充物越稳定，铝基复合材料的热稳定性越好。
铝基复合材料制备方法
一、电沉积方法
可制备高密度、无孔洞、组织可控的纳米复合材料， 同时电沉积是一种基本上在室温下进行的工艺， 工艺过程投资少， 成本低。金属基复合材料（MMCs) 的增强体中以 SiC 的使用量最大 ， 其次是Al2O3。
选自《Al2O3颗粒增强 Ni-Mn 纳米复合材料的超塑性王国峰1, 夏伟宁2, 张凯锋1》
sPD工艺与其它的纳米材料制备技术，快速凝固法及球磨法等相比较而言最突出的优点在于粉末压实的同时晶粒显著细化，为直接从微米量级铝粉末得到块体纳米相增强铝基复合材料提供了可能性。利用sPD工艺可以制备出无残留空洞和杂质且粒度可控性好的块体纳米相增强铝基复合材料〕
Alexandrov等“9」利用SPTS压实微米级的铝和纳米级的陶瓷混合粉末制备出相对密度大于98%的A1一5% AlzO3;的高强度、高热稳定性的纳米相增强铝基复合材料，力学性能测试结果表明，在A1一5% AIzO复合材料样品中发现了超塑性现象(400 0C、塑性应变率为10一“s一’的拉伸实验显示，样品失效前的延伸率几乎高达200%，塑性应变率灵敏度为0.35)。
十二、自生反应法
自生复合材料主要是利用金属凝固过程中的相变规律在材料中形成具有一定方向性排列的第二相(增强相)粒子，达到增强的目的。这种材料各向异性，其制备过程一般要用定向凝固，因而制造工艺比较复杂。
铝块在中频感应炉内被熔炼，在磁场力的作用下，使铝液在熔炉内形成有规律的运动，从而达到对铝溶液的无接触搅拌}“]，其感应加热原理如图1所小.
机械搅拌技术的基本原理是将颗粒增强物直接加入到熔融的铝合金熔体中，通过一定机械方式的搅拌，使颗粒分散在铝合金熔体中，复合成颗粒增强铝基复合材料熔体.
十一、铸造法工艺
六、大塑性变形法
铝基复合材料的制备与性能研究
铝基复合材料的制备与性能研究铝基复合材料是一种结构轻、强度高的先进材料，因其具有良好的综合性能，广泛应用于飞机、航天器以及高速列车等领域。
本文将探讨铝基复合材料的制备方法以及其性能研究。
一、制备方法铝基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法、热压力法和表面处理复合法等。
其中，粉末冶金法是一种常见的制备铝基复合材料的方法。
这种方法通过将金属粉末和增强相粉末混合，利用高温和高压进行烧结和热机械压实，使其形成均匀的复合结构。
热压力法则是将预先制备好的增强相附加在铝基体上，并在高压和高温下进行压实，使其与铝基体结合紧密。
表面处理复合法则是通过在铝基体表面进行化学处理，形成一层与增强相似的物质，再将增强相粘贴在其上，通过热处理将其牢固结合。
二、性能研究铝基复合材料具有良好的性能，主要表现在以下几个方面：1. 机械性能：铝基复合材料的机械性能优异，强度高、硬度大。
这主要得益于增强相的加入，使其成为一种具有强韧性的材料。
通过对不同增强相的选择和控制，可以调节铝基复合材料的力学性能，使其适用于不同的工程领域。
2. 热性能：铝基复合材料的热导率相对较低，热膨胀系数相对较小。
这使得铝基复合材料在高温环境下具有稳定的性能，并能够抵抗热膨胀引起的变形和应力。
3. 导电性：铝基复合材料具有优良的电导性能，可以广泛应用于电子器件和导电材料领域。
增强相的加入可以提高铝基复合材料的导电性，进而提高其在导电领域的应用性能。
4. 耐腐蚀性：铝基复合材料具有较好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸碱等腐蚀介质的侵蚀。
这使得铝基复合材料在化学工业等领域具有广泛的应用前景。
在铝基复合材料的性能研究中，可以通过各种表征手段来评估材料的性能。
例如，利用扫描电子显微镜（SEM）来观察材料的微观形貌和界面结构；利用X射线衍射（XRD）来分析材料的晶体结构和相组成；利用力学测试方法来评估材料的强度和硬度等。
这些手段的综合运用可以全面地评价铝基复合材料的性能，并为其进一步的应用研究提供指导。
具有超细晶组织的铝基复合材料及其制备方法
具有超细晶组织的铝基复合材料及其制备方法铝基复合材料是一种具有优异性能的材料，其具有高强度、高刚度、高耐腐蚀性、高耐磨性等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。
其中，具有超细晶组织的铝基复合材料更是具有更高的性能表现。
超细晶组织是指材料中晶粒尺寸小于100纳米的组织结构。
在铝基复合材料中，超细晶组织的形成可以提高材料的强度、韧性和耐磨性等性能，同时也可以提高材料的导电性和导热性能。
制备具有超细晶组织的铝基复合材料的方法有很多种，其中一种常用的方法是机械合金化和热压烧结法。
具体步骤如下：1. 首先，将铝粉和其他合金元素的粉末按一定比例混合，并进行机械合金化处理。
机械合金化是指将粉末混合物放入球磨机中进行球磨，使其在球磨过程中发生冷焊接和热变形等现象，从而形成均匀的合金化混合物。
2. 将机械合金化后的混合物进行热压成型。
热压成型是指将混合物放入热压机中，在高温高压下进行成型。
在成型过程中，混合物中的粉末会发生再结晶和晶粒长大等现象，从而形成超细晶组织的铝基复合材料。
3. 最后，对成型后的材料进行热处理。
热处理是指将材料放入高温炉中进行加热处理，从而使其晶粒再次细化，进一步提高材料的性能。
除了机械合金化和热压烧结法外，还有其他制备具有超细晶组织的铝基复合材料的方法，如等通道转角挤压法、高能球磨法等。
这些方法都可以通过控制材料的成分、制备工艺和热处理条件等因素来实现超细晶组织的形成。
总之，具有超细晶组织的铝基复合材料具有优异的性能表现，其制备方法也有多种选择。
未来，随着科技的不断进步和材料制备技术的不断创新，铝基复合材料的性能和应用领域将会得到更广泛的拓展。
铝基复合材料的制造方法、研究现状及发展
铝基复合材料的制造方法、研究现状及发展李杨20090560材料科学与工程学院090201摘要：本文介绍了铝基复合材料的设计与制备、应用，重点讲述了国内外的研究现状和发展趋势。
关键词：铝基复合，设计与制备，应用，研究现状及发展前言复合材料是应现代科学发展需求而涌现出具有强大生命力的材料，在金属基复合材料中表现尤为明显。
金属基复合材料有铝基、镍基、镁基、抬基、铁基复合材料等多种，其中铝基复合材料发展最快而成为主流。
本文主要对国内外铝及复合材料的研究现状进行简要评述，主要包括材料的设计与制备、界面、性能、应用等方面。
一、铝基复合材料的设计与制备1.基体材料的选择铝基复合材料的基体可以是纯铝也可以是铝合金，其中采用铝合金居多。
工业上常采用的铝合金基体有Al-Mg、Al-Si、Al-Cu、Al-Li和Al-Fe等。
如希望减轻构件质量并提高刚度，可以采用Al-Li合金做基体；用高温的零部件则采用Al-Fe合金做基体；经过处理后的Al-Cu合金强度高、且有非常好的塑性、韧性和抗蚀性、易焊接、易加工，可考虑作这些要求高的基体；增强体和基体之间的热膨胀失配在任何复合材料中都难以避免，为了有效降低复合材料的膨胀系数，使其与半导体材料或陶瓷基片保持低匹配常采用Al-Si为基体和采用不同粒径的颗粒制备高体积分数的复合材料。
基体的强度并不是它的强度越高复合材料的性能就越好。
如纤维增强铝基复合材料中，用纯铝或含有少量合金元素的铝合金作为基体，就比用高强度铝合金做基体要好的多，用高强度铝合金作基体组成的碳纤维的性能反而低。
因此，只有当基体金属与增强体合理搭配时，才能充分发挥基体材料和增强相的性能优势。
2.增强材料的选择增强材料主要有纤维、晶须以及颗粒。
为了提高基体金属的性能，增强材料的本身需要具备特殊的性能，如高强度、高弹性模量、低密度、高硬度、高耐磨性、良好的化学稳定性、增强体与基体金属有良好的润湿性等。
B、Al2O3、Si、和C纤维等是最早的纤维材料，该材料的性能优异，但高昂的成本限制了它们的广泛发展及应用。
铝基复合材料的制备和组织分析
圈 １ 复 合 材 料 拉 伸 试 样
Ｆｇ １ Ｔｅ ｓｌ ａ ｌ ｆｔｅｃ ｍ ｐ ｓｔｓ ｉ． ｎ ｉ Ｓ ｍｐｅｏ ｈ ｏ ｏ ｉｅ ｅ
能进行材料的制备 。因此 ， 开始浸 渗压力 采用 ５ＭＰ ， ａ 通过 实验发现浸渗效果 不是很 理想 。将 压力 升 高到 ８ＭＰ ａ时 ，
发 现 合金 液 能 完 全 浸 渗 预 制 体 。理 论 压 力 与 实 际 压 力 存 在
一
１ 试 验 材 料 和 方 法
试 验 用 材 料 为 Ｚ ０ （ 硅 １ ） 市 售 ２ ０ 目铝 、 Ｉ ２含 １ ２ｗｔ 和 ０ 硅 粉 （ 度 在 ５ ￣８ ｍ） 粒 ０ ０“ 。按 一 定 比例 将 Ｓ 粉 、 粉 和 粘 ｉ Ａｌ
中国材料科技与设备 （ 双月刊）
Hale Waihona Puke 铝基复合材料 的制备 和组 织分析
２１ 年 ・ １ ０１ 第 期
铝 基 复 合 材 料 的 制 备 和 组 织 分 析
郑 晶 ， 王轶 ， 李银 娥 ， 婷 ， 姜 贾志 华 ， 光 马
（ 北有色金属研究 院 ， 西 西安 西 陕 ７０１） １０ ６
摘 要 ： 论 在 制 备 复 合 材 料 过 程 中颗 粒 与金 属 基 体 之 间 的 润 湿 性 ， 度 控 制 以 及 压 力等 因素 对 制 备 工 艺 的 影 响 ， 结 合 讨 温 并 Ａ１ ｉ 合 材料 压 力 熔 渗 法 制 备 工 艺 ， 过 理 论 计 算 与 实 际 实验 相 结 合 ， 定 了合 理 的制 备 工 艺参 数 ， 用 该 工 艺 参 数 制备 的 ／ 复 Ｓ 通 确 采 复合 材 料 内部 自由孔 隙和 硅 颗 粒 的 分 布 均 匀， 体 中 的共 晶组 织 可依 附在 颗 粒表 面形 核 生 长 ； 时 研 究 了 Ａ ／ ｉ 合 材 料 的 基 同 １Ｓ 复 特 性 和 断 裂行 为 ， 过 显 微 组 织 分 析 和 断 口观 察 表 明 ， 合 材 料 的 断 裂 行 为 主 要 是 由于 硅 颗 粒 的 脆 裂 性 而 引 起 的 ， 且 由 此 通 复 并
铝基纳米复合材料的制备及其性能研究
铝基纳米复合材料的制备及其性能研究随着科技的不断发展，材料科学在如今的社会显得越来越重要。
材料的选择不仅关系到产品的性能和成本，同时也会对环境产生一定的影响。
铝基纳米复合材料在材料科学领域中也占有一席之地，具有优异的力学性能和较好的耐腐蚀性。
本文将阐述铝基纳米复合材料的制备方法及其性能研究进展。
1. 铝基纳米复合材料的制备方法1.1 机械合金化法机械合金化法是一种通过高能球磨或机械混合等方法，将纳米粉末与铝基粉末充分混合后，使颗粒间接触并形成复合材料的制备方法。
这种方法具有简单、低成本的优点，但其制备过程中需要消耗较多的机械能，且由于颗粒粒径较小，易聚集并形成晶粒堆积。
1.2 化学还原法化学还原法通过溶胶凝胶法或原子层沉积法将金属盐类还原成金属纳米颗粒，然后与铝基粉末进行混合，最终形成纳米复合材料。
这种方法具有制备工艺简单、能制备多种纳米颗粒的优点，但复合材料的力学性能较差，同时需要使用有毒溶剂，对环境和人体健康产生潜在威胁。
1.3 热加工法热加工法是将纳米颗粒加入铝基粉末后，通过扩散反应或异质均化方法，在高温高压下形成纳米颗粒分散的复合材料。
这种方法具有制备工艺简单、能够制备组织均匀的复合材料的优点，但其需要高温高压下的处理，使得制备过程较为复杂。
2. 铝基纳米复合材料的性能研究铝基纳米复合材料具有优异的力学性能和良好的耐腐蚀性，这些性能可以通过理论计算和实验方法进行研究。
2.1 力学性能研究发现，与普通铝基材料相比，铝基纳米复合材料具有更高的硬度和强度，同时也具有较高的塑性变形能力。
例如，研究表明，添加10%的纳米SiC能够使铝基复合材料的强度和硬度分别提高了40%和30%。
而添加5%的纳米Al2O3则能够提高铝基复合材料的硬度和抗拉强度分别约为50%和30%。
这些高强度和硬度的基本原因是纳米颗粒与铝基体之间形成了强的界面，这种界面可以有效抵制裂纹的扩展，并增强结构的强度。
2.2 耐腐蚀性研究发现，铝基纳米复合材料在一些腐蚀介质中表现出优异的耐腐蚀性。
铝基复合材料
铝基复合材料
铝基复合材料是一种由铝基合金与其他材料组成的复合材料。
它具有轻质、高强度、高刚度、耐磨性好、耐腐蚀性好等优点，在航空航天、汽车、船舶等领域有广泛的应用。
铝基复合材料的制备方法包括粉末冶金法、溶液法、电化学方法等。
其中最常用的方法是粉末冶金法。
该方法是将铝基合金粉末与其他材料的粉末混合，并通过热压或热处理等工艺将其固化在一起。
这种方法制备的铝基复合材料具有均匀分布的颗粒和较好的界面结合性能。
铝基复合材料的优点之一是其轻质。
铝是一种密度较小的金属，因此铝基复合材料具有较低的密度，可以显著减轻结构的重量。
这对于需要提高载荷能力的应用非常有益。
此外，铝基复合材料的强度和刚度也很高，可以满足复杂工况下的使用要求。
另一个优点是其耐磨性好。
铝基合金具有良好的耐磨性能，而与其他材料组合后，其耐磨性能更加突出。
这对于一些需要面对高速摩擦或重负荷情况的部件来说是非常重要的。
例如，在汽车制动系统中使用铝基复合材料可以提高刹车片的耐磨性和散热性能，从而提高制动效果。
此外，铝基复合材料还具有良好的耐腐蚀性能。
铝本身具有较好的耐腐蚀性，与其他材料组合后，能够更好地抵抗酸碱腐蚀等恶劣环境的侵蚀。
这使得铝基复合材料在海洋工程、化工设备等领域有广泛的应用。
综上所述，铝基复合材料具有轻质、高强度、高刚度、耐磨性好、耐腐蚀性好等优点。
随着科学技术的发展，铝基复合材料在航空航天、汽车、船舶等领域的应用前景也会越来越广阔。
颗粒增强铝基复合材料制备方法及研究现状
颗粒增强铝基复合材料制备方法及研究现状
颗粒增强铝基复合材料是一种具有优异力学性能和热性能的复合材料。
其制备方法多种多样，以下是其中一种常见的制备方法：
1. 粉末冶金法：该方法主要包括粉末混合、压制、烧结和热处理等步骤。
首先将铝粉和增强颗
粒（如碳纤维、陶瓷颗粒等）混合均匀，然后在高压下压制成所需形状的坯料。
接着，将坯料
进行烧结，使得铝粉与增强颗粒之间形成冶金键。
最后，通过热处理进一步提高材料的力学性能。
在颗粒增强铝基复合材料的研究中，有以下几个方面的研究现状：
1. 增强颗粒选择：目前常用的增强颗粒包括碳纤维、硅化硅颗粒、碳化硅颗粒、氮化硼颗粒等。
不同的增强颗粒具有不同的物理性能，因此需要根据具体应用要求选择合适的增强颗粒。
2. 织构控制：通过调控制备工艺和热处理工艺等方法，可以控制颗粒在铝基体中的分布和排列
方式，从而进一步提高材料的力学性能。
3. 界面改性：增强颗粒与铝基体之间的界面性能直接影响材料的力学性能。
因此，可以通过表
面处理、包覆等方法来改善界面的黏结性能。
4. 多尺度结构设计：颗粒增强铝基复合材料具有多尺度结构，可以通过设计合适的颗粒形状、
大小和分布等来改变材料的力学性能。
总之，颗粒增强铝基复合材料的制备方法和研究现状非常丰富，不仅可以通过改变材料的成分
和结构来提高性能，还可以根据实际应用需求进行针对性设计和优化。
铝基复合材料的制备和性能研究
铝基复合材料的制备和性能研究一、引言铝基复合材料是一种由铝和其他金属、陶瓷等材料复合而成的材料。
它具有较高的强度、刚度和耐热性能，在航空、航天、汽车、机械等领域广泛应用。
本文将分别从制备和性能研究两个方面，探讨铝基复合材料的制备及其性能研究进展。
二、铝基复合材料的制备1. 复合方法铝基复合材料的制备主要包括机械合金化、热扩散、熔融浸渍、等离子喷涂等方法。
（1）机械合金化法机械合金化法是一种通过机械力将两种或多种材料混合在一起，形成复合材料的方法。
该方法制备速度快、成本低，但容易出现氧化等问题，限制了其在实际应用中的发展。
（2）热扩散法热扩散法是一种将两种或多种材料放在一起，在高温下进行扩散反应，形成复合材料的方法。
该方法制备的复合材料结合强度高、纯度高，但制备难度较大、成本较高。
（3）熔融浸渍法熔融浸渍法是一种将一种材料浸渍于另一种材料的熔体中，然后冷却形成复合材料的方法。
该方法制备的复合材料渗透性好、组织致密，但制备过程较为繁琐。
（4）等离子喷涂法等离子喷涂法是一种利用等离子体喷涂技术，将粉末材料喷涂到基体材料表面形成复合材料的方法。
该方法制备速度快、成本低，但制备的复合材料强度较低。
2. 复合材料组成铝基复合材料的组成可分为金属基复合材料、陶瓷基复合材料和有机基复合材料三类。
（1）金属基复合材料金属基复合材料制备简单，性能优异，比如钨/铝、钼/铝等合金材料具有很好的强度和耐热性能，广泛应用于航空航天和核工业等领域。
（2）陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料具有硬度大、耐热性好等特点，目前已广泛应用于汽车刹车盘、磨料磨具、人工关节等领域。
常用的陶瓷基复合材料有氧化铝/铝、碳化硅/铝等材料。
（3）有机基复合材料有机基复合材料是以有机高分子为基体，使用纤维或颗粒作为增强材料，常用的有聚偏二氟乙烯（PVDF）基复合材料等。
三、铝基复合材料的性能研究铝基复合材料的性能研究主要包括力学性能、热性能、冲击性能、耐腐蚀性能等方面的研究。
纳米铝基复合材料的制备及其燃烧性能研究
纳米铝基复合材料的制备及其燃烧性能研究随着现代科技的不断发展，材料科学也得到了突飞猛进的发展。
而在材料科学中，纳米材料的应用是一个重要的研究领域。
纳米材料具有很多特殊的性质，例如高比表面积、高催化活性等。
其中，纳米铝基复合材料是一种重要的材料，因为它不仅具有良好的力学性能，还具有较高的能量密度和燃烧性能。
本文就对纳米铝基复合材料的制备及其燃烧性能进行研究。
一、纳米铝基复合材料的制备方法1、机械球磨法机械球磨法是一种常用的制备纳米铝基复合材料的方法。
这种方法利用机械能的作用，在球磨罐中进行反应，使粉末颗粒发生强烈的相互摩擦和碰撞，从而实现纳米化。
研究表明，纳米铝基复合材料的机械性能随着球磨时间的延长而得到明显提高。
2、湿化学合成法湿化学合成法是一种利用溶液中的氧化物与还原物反应制备纳米铝基复合材料的方法。
根据溶液中的反应物不同，可以制备出不同类型的复合材料。
例如，如果将氧化铝和氧化铜加入到含有铝粉的氢氧化钠溶液中进行反应，就可以得到Al2 O3-Cu的材料。
二、纳米铝基复合材料的燃烧性能1、燃烧速率燃烧速率是衡量纳米铝基复合材料燃烧性能的重要指标之一。
研究表明，纳米铝基复合材料的燃烧速率要比普通的铝粉性能更加优异，且具有较高的燃烧温度和压力。
这是因为纳米铝粉末的比表面积较大，与氧化物反应面积更广，从而使燃烧速率更快。
2、爆发性能除了燃烧速率外，纳米铝基复合材料的爆发性能也是一个重要的性能指标。
爆发性能又称为高温反应性能，是指在高温下，材料与化学燃料反应，并在短时间内释放大量的热量和气体。
研究表明，纳米铝粉末在高温下的爆发性能要比普通铝粉更加优异，这使得它在军事、火箭发动机等领域具有广泛的应用前景。
三、结论综上所述，纳米铝基复合材料由于具有良好的力学性能、高能量密度和优异的燃烧性能等特点，受到了广泛的关注。
目前，机械球磨法和湿化学合成法是制备纳米铝基复合材料的主要方法。
而燃烧速率和爆发性能是衡量其燃烧性能的重要指标。
铝基复合材料的粉末冶金制备法
铝基复合材料的粉末冶金制备法铝基复合材料是以金属铝及其合金为基体，以金属、非金属颗粒、晶须或纤维为加强体的非均质混合物，在航空航天、汽车工业等领域得到广泛的应用。
由于采纳粉末冶金法可使加强体以任意比例添加到复合材料基体中，加强体也易于在宏观上形成更均匀的分布，且烧结温度低，界面反应简单掌控；同时，材料的性能和稳定性明显优于其他方法制备的材料，所以粉末冶金法成为目前制备铝基复合材料最常用的一种工艺。
粉末冶金法制备复合材料的实在工艺包括以下几个步骤。
一．混粉。
一般混粉的方式有一般干混、球磨及湿混。
在这三种混粉方式中，一般干混及湿混简单显现加强体分布不均匀及大量的团聚、分层等现象，通常较为常用且有效的是球磨。
二．粉末预压。
在混粉结束后，即进行粉末预压处理。
粉末预压成形方法重要有冷压和冷等静压。
相比之下，冷压是最为经济、常用的粉末预压成坯法。
在铝合金粉末预压后，一般要求预压坯密度为复合材料密度的７０％～８０％，以利于脱气阶段气体的逸出。
由于铝粉和加强体简单吸附水蒸气并氧化，粉末生坯在加热过程中将释放大量的水蒸气、氢气、二氧化碳和一氧化碳气体。
因此，生坯在热加工前应经过除气处理，避开制品中显现气泡和裂纹；除气温度一般应等于或者稍高于随后的热压、热加工变形和热处理温度，以避开压块中残存的水和气体造成材料中产生气泡和分层。
但是假如温度过高，铝合金中其它一些元素可能显现烧损，还会使合金中起强化作用的金属间化合物聚集、粗化，降低材料的性能。
三．固化。
在粉末除气后，对其进行致密化处理，即烧结、热压、热等静压及热挤压松散的粉末或预压的粉末。
在确保低成本和高生产率的情况下，通过单轴冷挤压成坯，经过除气后，以肯定速率升至肯定的温度，并依照肯定的挤压比进行热挤压，再进行后期的热处理，得到最后的材料。
这种将粉末冶金与后续致密化处理（如挤压、轧制等）结合起来的粉末成形工艺，使粉末能够在短时高温、高压作用下发生塑性变形，进而实现粉末颗粒间的结合，这种工艺在目前粉末冶金法制备铝基复合材料的讨论中使用较多。
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向为粉末冶金成形工艺; 电话:13783692484; E-mail:nfl-86926@
解决初晶硅和 SiC 颗粒的大小、形态及分布问题，提 高其力学性能， 最终制备出能够满足各种用途且综 合性能优异的铝基复合材料， 是近年来国内外材料 研究者研究的重点。 本文主要综述了铝基复合材料 的几种制备方法。
崔崇等用无压浸渗法制备的高体积分数 SiC/Al 基复合材料 试样的金相 组 织 ，SiC 颗 粒 在 复 合 材 料 中的分布相对均匀，没有团聚现象，但是大小不同的 颗粒分布是不均匀的，SiC 颗粒形状为多边形，带有 一定的棱角，基体铝合金为白色，成连续网状分布， SiC 颗粒与基体合金的界面结合良好， 无孔洞和微 裂纹的存在。 微观结构致密且增强相与基体合金结合 良好，这有利 于 提 高 材 料 的 整 体 强 度 和 耐 磨 性 等 。
Aghajanian 等撰文指出， 要使自发渗透得以进 行，需具备两个必要条件：①铝合金中一定含有 Mg 元素；②气氛为 N2 环境。 影响该工艺的主要因素为： 浸渗温度、颗粒大小和环境气氛种类。无压渗透工艺 的本质是实现自润湿作用，通过适当控制工艺条件， 如合金成分、温度、保温时间和助渗剂等，可取得良 好的润湿， 使自发浸渗得以进行。 作为液态法的一 种， 无压浸渗法存在 SiC 颗粒和金属铝液润湿性差 的问 题，而 SiC/Al 系统会 发生界 面 反 应 ，生 成 脆 性
度 )、 合 金 成 分 的 配 合 。 SiC 颗 粒 在 大 气 环 境 中 (1100±5 ℃)保温适当时间，除去表面的挥发性有机 物，并使 SiC 表面形成一层氧化膜，使颗粒表面由原 来的晶体 SiC 变为氧化态网络状的 SiO2。 SiC 表面 氧化膜 SiO2 的存在可在一定程度上改善润湿，促进 渗 透 ， 这 是 因 为 SiO2 具 有 比 SiC 较 低 的 表 面 能 ， SiO2 与铝液相 接触生成的 Si 溶于铝基体 而促进渗 透 [6]。 1.4 残余气孔率对组织的影响
1 无压浸渗法
无压浸渗法 是 Aghaianian 等于 1989 年在 直接 金属氧化工艺的基础上发展而来的一种制备复合材 料 的 新 工 艺[4]，将 基 体 合 金 放 在 可 控 气 氛 的 加 热 炉 中加热到基体合金液相线以上温度， 在不加压力和 没有助渗剂的参与下， 液态铝或其合金借自身的重 力作用自动浸渗到颗粒层或预制块中， 最终形成所 需的复合材料。
NI Zenglei1, WANG Aiqin1, TIAN Keqing2
(1. Henan University of Science and Technology, College of Material Science and Engineering, Luoyang 457003, China; 2. Zhengzhou Coal Mining Machinery Group Co., Ltd., Zhengzhou 450013, China)
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
铝基复合材料的制备方法
倪增磊 1, 王爱琴 1, 田可庆 2
(1. 河南科技大学 材料科学与工程学院, 河南 洛阳 457003; 2. 郑州煤矿机械集团股份有限公司, 河南 郑州 450013)
摘 要：综述了无压浸渗法制备高体积分数 SiC/Al 复合材料，以及粉末真空包套热挤压和喷射沉积工艺制备高硅
Abstract：The pressureless infiltration process for the preparation of high volume fraction SiC/Al composite, vacuum canning hot-extrusion process and spray deposition technology process for the preparation of high-silicon aluminum composite were reviewed. The development trends for the preparation of aluminum composite material were looked forward.
Mg 在无压浸渗工艺中的重要作用被认为是无 压浸渗工艺得以实现的两个必不可少的条件之一。 在整个无压浸渗工艺中 Mg 起重要的贯穿作用[5]，对 Mg 在浸渗工艺各阶段不同的作用进行全面深入的 研究。 对无压浸渗工艺制备铝基复合材料的研究现 状和机理探讨可认为，在无压浸渗过程中，Mg 元素 起着浸渗开始和浸渗终止的双重作用， 当温度升高 到 一 定 程 度 时 ，Mg 可 扩 散 到 铝 液 的 表 面 与 表 层 的 Al2O3 氧化膜发生反应：
《热加工工艺》 2011 年第 40 卷第 20 期
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材料热处理技术 Material & Heat Treatment
2011 年 10 月
相，致使最终的复合材料界面较差， 这对材料的力 学性能造成不良影响。 为了控制界面反应，提高润 湿性，目前主要围绕基体合金化、颗粒表面改性处理 的研究。 1.1 Mg 在无压浸渗过程中的作用
含量铝基复合材料的方法，同时展望了制备铝基复合材料的发展趋势。
关键词：铝基复合材料； 无压浸渗； 粉末真空包套热挤压； 喷射沉积
中 图 分 类 号 ：TB333
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1001-3814(2011)20-0099-04
Preparation Methods for Aluminum Matrix Composite
经粉末真空包套热挤压制备的高硅含量铝基复 合材料，初晶 硅相当细小 ，在 2～3 μm，且分布 均匀 弥散、致密度高[8]。 这主要因为快速凝固技术使合金
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Hot Working Technology 2011, Vol.40, No.20
下半月出版
Material & Heat Treatment 材料热处理技术
2 粉末真空包套热挤压法
采用快速凝固技术与粉末冶金技术相结合制备 高硅含量铝基复合材料。 由于 Al 活性很高，在快速 凝固制粉时不可避免地会形成一层氧化膜， 导致在 致密化过程中合金元素的相互扩散受到阻碍， 难以 形成冶金粘结。因此，采用了粉末真空包套热挤压这 一 特 殊 的 致 密 化 工 艺 [7]。
无 压 浸 渗 制 备 高 体 积 分 数 SiC/Al 基 复 合 材 料 残留的气孔主要是因为铝液没有完全填充多空预制 体的空隙而留下的空洞， 影响了高体积分数 SiC/Al 基复合材料的组织与性能。因此，铝液能否畅通浸渗 多孔预制体是造成残余气孔大小的关键因素， 但多 孔预制体孔隙的均匀分布和相互贯通性能直接决定 铝液能否畅通浸渗进而影响残余气体的分布、大小。 造孔剂含量主要影响多孔预制体的孔隙率， 进而影 响高硅含量铝基复合材料的残余气孔率。 随着多孔 预制体孔隙率的增大， 高硅含量铝基复合材料的残 余气孔率增大， 但多孔预制体的孔隙率达到一定值 时，由于孔隙率太大而导致浸渗效果不佳，导致存在 较大的缺陷， 这一点可有由液体浸渗多孔预制体的 动力学得到解释。
熔体具有更高的冷却速度和更大的过冷度， 合金熔 体在凝固过程中可萌生出更多的晶核， 且生长时间 很短， 从而使合金的微观组织得到显著细化。 热挤 压时强大的三向压应力产生高度的界面切应力作 用，使粉末的表面氧化膜破碎、粉末发生移动，填充 间隙， 促进粉末颗粒之间通过咬合和粘结而形成良 好的冶金结合， 得到致密程度相当高的高硅含量铝 基复合材料。 随着挤压温度的提高，硅相有所长大， 但是使 Al-Si 合金粉末固溶强化下降， 粉末越容易 挤压，促进 Al 相的流动和 Si 相的重排，从而减少材 料内部大量存在的气孔、缺陷等造成的空隙；在热挤 压过程中， 硅相在强大的三向压应力作用下发生破 碎，从而在一定的条件下抵消了硅相的长大，因此在 经过热挤压后， 高硅铝合金中的硅尺寸并没有因加 热 保 温 而 显 著 增 大 [9]。
3Mg(l)+Al2O3(s）→2Al(l)+3MgO(s) 从而使铝液表层致密的 Al2O3 氧化膜被相对较 疏 松 的 MgO 氧 化 膜 取 代 ， 而 铝 液 则 可 从 疏 松 的 MgO 氧化膜的孔 道中流出与 陶瓷增强物 直接接触 润湿, 同时根据吉布斯吸附理论，Mg 会富集在液态 金属表面，降低界面张力，促进润湿和浸渗。 在浸渗 过 程 中 ，Mg 不 断 挥 发 到 浸 渗 前 沿 得 氧 ， 阻止 了 Al2O3 氧化膜的形成，使浸渗过程得以继续下去。 当 浸渗前沿的 Mg 损耗到一定程度时，浸渗终止。 结果 表 明 ，Mg 在 浸 渗 前 沿 的 含 量 和 得 氧 功 能 对 浸 渗 过 程起着至关重要的作用。 1.2 N2 对无压浸渗工艺的影响 N2 气氛被 认 为 是 无 压 浸 渗 过 程 中 另 一 必 不 缺 少的因素。 在铝液对 Al2O3 和 SiC 预制体的无压浸 渗过程中， 用 Ar 在不同程度上取代 N2 进行研究。 结果发现，当 N2 的含量小于 25%时，浸渗时间将被 极大延长，而且有大量的氮化物生成；而在 100%的 Ar 气氛下，铝液不能浸渗陶瓷预制体。 这说明 N2 气 氛的作用并不仅仅是防止铝液被空气中的氧发生氧 化， 因为单纯的 Ar 气氛也能起到这个作用， 但 Ar 气氛却难以帮助完成浸渗。 由此可推断，N2 气氛对 无压浸渗过程还起到其他重要作用。 1.3 基体合金化及颗粒改性对无压浸渗工艺的影响 基体合金化就是通过向基体中添加某些类别的 金属元素，调整基体合金的成分，提高金属-陶瓷体 系的润湿性，有时还辅以特殊气氛保护，使润湿性进 一步提高。 高体积分数 SiC 复合材料铝的浸渗除满 足两个必要条件外， 还需要工艺参数 (如时间、温