铝基复合材料的浸渗制备工艺
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飞机引擎叶片
碳纤维增强
飞机构件 高强度、高弹性模量、 耐磨性和导电性好，有 优异的耐热性，250℃ 抗拉强度仍能保持其室 温的81%，疲劳强度比 铝合金高38%
汽车引擎
SiC纤维增强
高的比强度和 比刚度、优良 的抗疲劳性及 质量轻等特点
可替代飞机结 构中100300℃使用的 钛合金零件
Al2O3纤维增强
缺点
1
内壁 加 热 器 预制型 外壁 Al液 预热
2
真空
3
复合 材料
被浸渗的 预制型 浸渗 冷却
杜 俊霖 刘 浩涵
25组
硼纤维增强
铝基复合材料 的特点
碳纤维增强 SiC纤维增强
铝基复合材料 的分类
Al2O3纤维增强
晶须增强 颗粒增强
其它增强方法
挤压铸造浸渗
超声浸渗 电磁浸渗 熔模铸造浸渗
浸渗制备方法 分类
气体压力浸渗 真空浸渗
其它浸渗方法
离心铸造漫渗
结 语
参考文献：王双喜.铝基复合材料的制备工艺[J].热加工工艺.2006 ，35 （1）：65-69. 赵浩峰.金属基复合材料及其浸渗制备的理论与实践[M].冶金工业出版社，2004.
缺点
1
预制型 下模具
2
Al液
下冲头
加压
3
上模具 被浸渗的 预制型
4
推出复合 材料制品
气体压力浸渗
使用压力气体直接作 用于液态金属上的方 法称气体压力浸渗
优点
• 相对挤压浸渗而言，更为经济、方便 • 底注式气压浸渗能够将铸型置于低温区，帮助金属迅速凝固， 减少金属与预制型材料在高温下的接触时间，减少界面反应 • 液相浸渗过程是工艺的关键，该过程常导致增强纤维分布 状态的变化，而浸渗的不完整性导致复合材料中孔洞等缺 陷的产生，进而影响复合材料的组织与性能
铝基Байду номын сангаас合材料的特点
耐高温 耐磨损
密度低 重量轻
广泛应用于 航空、航天 及民用工业
飞机、火箭
远距离通信天线
宇航飞行器 汽车发动机
尺寸稳定 不老化
工艺设备 相对简单 成本较低
硼纤维增强
航天飞机构件
纤维方向的抗拉强度 达到1.5GPa左右，弹 性模量为209.2GPa， 疲劳强度稍低于碳纤 维增强铝基复合材料
活塞
比强度、比弹性模 量大，600℃左右 强度和弹性模量几 乎与室温相同，抗 疲劳强度高且耐腐 蚀性比其它纤维增 强金属基复合材料 优异
连杆
盘式制动器
挤压铸造浸渗
通过压机将液态 金属强行压入增 强材料的预制件
优点
• 工艺简单可靠，生产效率高，制造成本低 • 冷却快，形成的组织细密 • 挤压压力（70一100MPa）大，浸渗充分 • 要求压室的壁厚要大，预制件的强度要高 • 不适用于连续制造，不能生产大尺寸的零件
缺点
1
真空管 压力釜 铸型炉 熔化炉
预制型 凝固控制
2
Al液与升 液管相连
真空
升液管
Al液 真空
铸型中真 空隔离
3
浸渗预 制型
定向 凝固 控制 加压
4
浸渗结束 出料
真空浸渗
利用大气压力推 动液体金属与增 强体的结合
优点 • 压力控制容易，强度均匀，不易引起增强体的变形、破坏 • 适于制造形状复杂的零件，基本上无需进行后续加工 • 无气孔、疏松、缩孔等铸造缺陷，组织致密，材料性能好 • 设备比较复杂，工艺周期长，制造大尺寸的零件要求大型 设备
碳纤维增强
飞机构件 高强度、高弹性模量、 耐磨性和导电性好，有 优异的耐热性，250℃ 抗拉强度仍能保持其室 温的81%，疲劳强度比 铝合金高38%
汽车引擎
SiC纤维增强
高的比强度和 比刚度、优良 的抗疲劳性及 质量轻等特点
可替代飞机结 构中100300℃使用的 钛合金零件
Al2O3纤维增强
缺点
1
内壁 加 热 器 预制型 外壁 Al液 预热
2
真空
3
复合 材料
被浸渗的 预制型 浸渗 冷却
杜 俊霖 刘 浩涵
25组
硼纤维增强
铝基复合材料 的特点
碳纤维增强 SiC纤维增强
铝基复合材料 的分类
Al2O3纤维增强
晶须增强 颗粒增强
其它增强方法
挤压铸造浸渗
超声浸渗 电磁浸渗 熔模铸造浸渗
浸渗制备方法 分类
气体压力浸渗 真空浸渗
其它浸渗方法
离心铸造漫渗
结 语
参考文献：王双喜.铝基复合材料的制备工艺[J].热加工工艺.2006 ，35 （1）：65-69. 赵浩峰.金属基复合材料及其浸渗制备的理论与实践[M].冶金工业出版社，2004.
缺点
1
预制型 下模具
2
Al液
下冲头
加压
3
上模具 被浸渗的 预制型
4
推出复合 材料制品
气体压力浸渗
使用压力气体直接作 用于液态金属上的方 法称气体压力浸渗
优点
• 相对挤压浸渗而言，更为经济、方便 • 底注式气压浸渗能够将铸型置于低温区，帮助金属迅速凝固， 减少金属与预制型材料在高温下的接触时间，减少界面反应 • 液相浸渗过程是工艺的关键，该过程常导致增强纤维分布 状态的变化，而浸渗的不完整性导致复合材料中孔洞等缺 陷的产生，进而影响复合材料的组织与性能
铝基Байду номын сангаас合材料的特点
耐高温 耐磨损
密度低 重量轻
广泛应用于 航空、航天 及民用工业
飞机、火箭
远距离通信天线
宇航飞行器 汽车发动机
尺寸稳定 不老化
工艺设备 相对简单 成本较低
硼纤维增强
航天飞机构件
纤维方向的抗拉强度 达到1.5GPa左右，弹 性模量为209.2GPa， 疲劳强度稍低于碳纤 维增强铝基复合材料
活塞
比强度、比弹性模 量大，600℃左右 强度和弹性模量几 乎与室温相同，抗 疲劳强度高且耐腐 蚀性比其它纤维增 强金属基复合材料 优异
连杆
盘式制动器
挤压铸造浸渗
通过压机将液态 金属强行压入增 强材料的预制件
优点
• 工艺简单可靠，生产效率高，制造成本低 • 冷却快，形成的组织细密 • 挤压压力（70一100MPa）大，浸渗充分 • 要求压室的壁厚要大，预制件的强度要高 • 不适用于连续制造，不能生产大尺寸的零件
缺点
1
真空管 压力釜 铸型炉 熔化炉
预制型 凝固控制
2
Al液与升 液管相连
真空
升液管
Al液 真空
铸型中真 空隔离
3
浸渗预 制型
定向 凝固 控制 加压
4
浸渗结束 出料
真空浸渗
利用大气压力推 动液体金属与增 强体的结合
优点 • 压力控制容易，强度均匀，不易引起增强体的变形、破坏 • 适于制造形状复杂的零件，基本上无需进行后续加工 • 无气孔、疏松、缩孔等铸造缺陷，组织致密，材料性能好 • 设备比较复杂，工艺周期长，制造大尺寸的零件要求大型 设备