2金属基复合材料的制备方法

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1、金属基复合材料的制备技术与研宄进展摘要：金属基复合材料有着一系列优越的性能，如高比强度和高比模量，导热导电性能较好，热膨胀系数小，尺寸稳定性好，耐磨性好，聊好的疲劳性能和断裂韧性等。本文主要介绍了金属基复合材料的主要制备方法，其主要的四类制备方法是扩散粘结法，铸造法，叠层复合法和原位自生法。在介绍制备方法的棊础上又介绍了在性能方而的最新研允方向和成果。例如，在多元复合强化方而，微结构硬化方而和碳纳米管增强金属基复合材料方而的研宄都有很大的进展。这些成果都表明未来世界，金属基复合材料有着其宽广的舞台。关键词：性能制备方法研

2、允方向成果1前言随着近代高新技术的发展，对材料不断提出多方面的性能要求，推动着材料向高比强度、高比刚度、高比初性、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等多方而发展［1］.复合材料的出现在很大程度上解决了材料当前而临的问题，推进了材料的进展.复合材料(CompositeMaterials)是为达到预期的使用特性将不同性质的两种或两种以上材料结合为一体而设计制造的新材料［2］.金属基复合材料(MMCs即Metalmatrixcomposites)是以金属、合金或金属间化合物为猜体，禽有增强成分的复合材料.其FI标是解决航空、航天、电子、汽

3、车、先进武器系统等高技术领域提高用材强度、弹性模量和减轻重量的需要，它在60年代末才有了较快的发展，是复合材料一个新的分支.目前尚远不如高聚物复合材料那样成熟，但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高，同时具有弹性模量高、初性与耐冲击性好、对温度改变的敏感性很小、较高的导电性和导热性以及无高分子复合材料常见的老化现象等特点，成为用于宇航、航空等尖端科技的理想结构材料.金属基复合材料集高比模量、高比强度、良好的导热导电性、可控的热膨胀系数以及良好的高温性能于一体［3］，成为当代发展迅速的重要先进材料之一.2金属

4、基复合材料的制备方法金属基复合材料制备科学的研宂与发展是决定其迅速发展和广泛应用的关键问题.研宂开发有效而实用的制备方法一直是金属棊复合材料的重要问题之一.常用的制备方法有以下4种:扩散粘结法、铸造法、叠层复合法和原位复合法.2.1扩散粘结法对于颗粒、晶须等增强体可采用成熟的粉末冶金法，即把增强体与金属粉末混合后冷压或热压烧结，也可以用热等静压的工艺;对于连续增强体则较复杂，需先将纤维进行表面涂层以改善它与金属的润湿性并起到阻碍与金属反应的作用,再浸入液态金属制成复合丝，然后再把复合丝排列并夹人金属薄片后热压烧结;对于难

5、熔金属则用等离子喷涂法把金属喷射在纤维已排好的框架上制成复合片，再把这些片材层叠热压或热等静压成型.这类方法成本高，工艺及装备复杂，但制品质量好［4］.2.2铸造法［5］铸造法主要有熔体搅拌铸造法、液相浸渗法和共喷射沉积法等.用铸造法制备金属基复合材料，工艺比较简单，制品质量也较好，所以受到普遍的关注.2.3叠层复合法这种方法是先将不同金属板用扩散结合方法复合，然后来用离子溅射或分子束外延方法交替地将不同金属或念属与陶瓷薄屋叠合在一起构成金属棊复合材料.这种复合材料性能很好，但工艺复杂难以实用化.目前这种材料的应用尚不广

6、泛，过去主要少量应用或试用于航空、航天及其它军用设备上，现在正努力向民用方向转移，特别是在汽车工业上有很好的发展前景.2.4原位自生复合法金属基复合材料的原位复合工艺基本上能克服其它工艺中常出现的一系列问题，如基体与增强体浸润不良、界面反应产生脆性、增强体分布不均匀、对微小的（亚微米和纳米级）增强体极难进行复合等.它作为一种具有突破性的新工艺方法而受到普遍的重视，其中包括直接氧化法、自蔓延法和原位共品生长法等［5］.3金属基复合材料在性能方面的研宄进展当代MMCs的结构和功能都相对简单，而高科技发展日益要求MMCs能够满

7、足高性能化和多功能化的挑战，因此新一代MMCs必然朝着/结构复杂化0的方向发展。卜面对已经初露端倪的一些研究前沿和趋势进行简要的介绍，希望能够对国内从事MMCs研允和开发的同行们有所启发。3.1金属基复合材料结构的优化金属棊复合材料的性能不仅取决于基体和增强体的种类和配比，更取决于增强体在基体中的空间配置模式（形状、尺寸、连接形式和对称性）。传统上增强体均匀分布的复合结构只是最简单的空间配置模式，而近年来理论分析和实验结果都表明，在屮间或介观尺度上人为调控的有序非均匀分布更有利于发挥设计自由度，从而进一步发掘MMCs的性

8、能潜力、实现性能指标的最优化配置，是MMCs研允发展的重要方向。3.1.1多元/多尺度MMCs多元复合强化（混杂增强）的研宄理念逐渐引起研宄者的更大兴趣［6-7］。通过引入不同种类（例如TiB和TiC混杂增强钛基MMCs）、不同形态（例如品须和颗粒混杂增强镁棊棊MMCs）、不同尺度（双峰SiC颗粒增强铝基MMCs）的