金属基复合材料的制备方法

金属基复合材料的制备方

法

Newly compiled on November 23, 2020

金属基复合材料的制备技术

摘要：现代科学技术的发展和工业生产对材料的要求日益提高，使普通的单一材料越来越难以满足实际需要。复合材料是多种材料的统计优化，集优点于一身，具有高强度、高模量和轻比重等一系列特点。尤其是金属基复合材料(MMCs)具有较高工作温度和层间剪切强度，且有导电、导热、耐磨损、不吸湿、不放气、尺寸稳定、不老化等一系列的金属特性，是一种优良的结构材料。

Abstract: The development of modern science and technology and industrial production of materials requirements increasing, the ordinary single material is more and more difficult to meet the actual needs. Composite material is a variety of statistical optimization, set merit in a body, has the advantages of high strength, high modulus and light specific gravity and a series of characteristics. Especially the metal matrix composite ( MMCs ) has the high working temperature and interlaminar shear strength, and a conductive, thermal conductivity, wear resistance, moisture, do not bleed, dimensional stability, aging and a series of metal properties, is a kind of structural material.

关键词：复合材料(Composite material)、发展概况(Development situation)、金属基复合材料(Metal base composite materia l)、发展前景(Development prospect)

正文：

一：复合材料简介

复合材料是由两种或两种以上不同物理、化学性质的物质以微观或宏观的形式复合而成的多相材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为：①纤维复合材料。②夹层复合材料。③细粒复合材料。④混杂复合材料。[1]

二：金属基复合材料简介

(1)定义：金属基复合材料是以金属或合金为基体，以高性能的第二相为增强体的复合材料。它是一类以金属或合金为基体, 以金属或非金属线、丝、纤维、晶须或颗粒状组分为增强相的非均质混合物, 其共同点是具有连续的金属基体。

(2)分类：按增强体类型分为：1.颗粒增强复合材料；2.层状复合材料；3.纤维增强复合材料

按基体类型分为：1.铝基复合材料；2.镍基复合材料；3.钛基复合材料；4.镁基复合材料

按用途分为：1.结构复合材料；2.功能复合材料

（3）性能特征：金属基复合材料的性能取决于所选用金属或合金基体和增强物的特性、含量、分布等。综合归纳金属基复合材料有以下性能特点。

A．高比强度、比模量

B. 良好的导热、导电性能

C．热膨胀系数小、尺寸稳定性好

D．良好的高温性能和耐磨性

E．良好的断裂韧性和抗疲劳性能

F．不吸潮、不老化、气密性好

三发展概况：

近20多年来，金属基复合材料一直是人们深入研究的对象，很多金属被考虑作为可能的集体材料。包括锂（Li）、镁（Mg）、硅（Si）、铝（Al）、钛（Ti）、铜（Cu）镍（Ni）、锌（Zn）等。轻金属最具有应用潜力，这主要是因为复合材料的比强度有很重要的使用意义。很多制备金属基复合材料的方法被人们提出，并得到发展完善以致工业应用。根据基体合金的状态，大致可以分为固态扩散法、粉末冶金法、熔铸

法几大类。熔铸法由于工艺成本低，因而得到广泛的研究与应用。常见的较为成熟的工艺主要有挤压铸造，半固态复合铸造，以及浸渗法。金属基复合材料可以分为两大类，连续增强型和非连续增强型复合材料。有人指出，金属基复合材料发展的未来前景主要在于非连续增强，特别是SiC[1]

四、金属基复合材料的研究现状

1．金属基复合材料的界面

金属基复合材料的界面问题一直是困扰本领域工作者的重大问题．因为金属基复合材料的界面有三种类型，而且界面以五种不同的方式结合，所以界面区结构非常复杂．虽然多数金属基复合材料是以界面反应的形式结合，但是反应的程度受工艺方法及温度参数的影响极大，同时由于界面区尺寸仅为纳米级，从而使分析表征工作困难很大．

2. 金属基复合材料的凝固过程

金属的凝固过程已经研究得比较成熟，但金属基复合材料的凝固过程由于增强体的存在使基体金属的凝固过程变得复杂，难以套用现有的金属凝固理论．实际上由于增强体的存在，其凝固过程中的温度场和浓度场、晶体生长的热力学和动力学过程都会发生变化。同时一般凝固过程均处于非平衡条件下，因此流体的流动行为、溶质的再分配规律以及凝固体的组织形态也有相应的变化。

3. 非连续增强金属基复合材料的制备科学

非连续增强体（颗粒、短纤维、晶须）增强的金属基复合材料，由于其制造工艺较简单，价格相对低廉，所以在汽车、纺织等民用工业中初步获得应用，特别是SiC 颗粒增强和硅酸铝（或莫来石）短纤维增强的复合材料现在已有一定的生产规模。

4. 金属基复合材料的原位复合