傅正义--陶瓷_金属复合材料制备与研究.pdf

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1、第卷第期武汉工业大学学报年月一‘陶瓷金属复合材料制备与研究张金咏傅正义王为民武汉工业大学一,各种,。摘要介绍了陶瓷金属复合材料的复合体系选择制备工艺及当前的一些研究进展关键一词陶瓷金属复合材料制备工艺原位复合润湿性中图法分类号,材料体系的选择一,。陶瓷金属复合材料是以一种或多种陶瓷相为基体以金属或合金作为粘接剂的陶瓷与金属的复合材料在材料体系的选择中,一般遵循,。一以下几个原则相间热力学匹配化学相容及相间热稳定性在陶瓷金属复,。一一,以。合材料中金属的加人可以改善陶瓷相的烧结性能和陶瓷材料常有的脆性体系为例纯是‘一,,,,种很难烧结的材料它的烧结温度在左右由于烧结温度很高晶粒生长较快材料的

2、密实度和性能很。‘以一,,可,难提高作为粘接相材料在条件下烧结以得到较高的密实度和良好的机械性能结果如图所示。但大多数陶瓷与金属的润湿性并不好,润湿性好坏是金属能否与,因而,陶瓷很好复合的关键如何改善金属对陶瓷的润湿性从而改善材料烧结及机械性能成为当前材料制备中的一个重要问题。改善润湿性的方法以添加反应性助剂为主,,润,在有化学反应时湿性一般有较大的改善但这些反,应性助剂在高温下与陶瓷相生成中间产物而且第二相的加人对陶瓷晶粒的生长,形状也有较大的影响,这对陶瓷材料的烧结与最终烧结体。因,一,性能有很大的影响此选择合适的陶瓷金属复合材料体系在改善润湿性的同时,也能改善材料的性能,或对材料性能

3、影响不大就显得非常重。一一。。,要体系是一个较为成功的体系仅以为烧结助剂在,。一,才可烧结密实但如果在体系中仅加人的在就可烧结密实,他的性能也有非常大的提高。材料的烧结性能的改善主要是由于加人金属在烧结过程中形成了液相而少量的加人则显著地图金属含量对材料断裂强度的影响改善了金属与陶瓷的润湿性,使金属对陶瓷的润湿角由“减小到完全润湿润湿角,从而改善了材料的微观结构和性能。金属相的加人及合适金属相的选择对硼化钦的烧结也有很大的影响。研究结果发现金属粘接剂脚贫契次侧的加人可,,以显著地降低硼化钦的烧结温度材料的密实化也较容易进行图表明了金属相的添加对材料烧结性能的影响。但由于硼化物与金少厂属的反

4、应活性,材料的使用性能往往不是很理想,这是限制硼化钦大规模使用的一个主要原因,尽管它本身具有优异的机械性能。由于材料的性能与很多因素有关,现在还很难从理论上定量预测不同体系的复合性能,因烧结温度℃“而当前这部分研究工作还基本处在传统的阶段选择大,。图添加金属粘接剂对材料烧〕量的对象穷举各种可能性和盯沙在研一,,,,结性能的影响究体系时选择了等作为粘接剂系统地研究,。了与这些金属粘接剂间的润湿与反应烧结问题它们的熔点范围跨度达一陶瓷金属复合材料制备工艺的研究进展一。,,,陶瓷金属复合材料的最常规制备方法是粉末冶金的方法它一般包括以下几个工艺制粉成型烧结制品·收稿一日期张金咏男,年生,研究生武

5、汉武汉工业大学材料复合新技术国家重点实验室·二国家自然科学基金资助一第卷第期张金咏等陶瓷金属复合材料制备与研究。一,,,加工等尽管这种工艺在制备陶瓷金属复合材料过程中表现出了很多局限性如工艺流程复杂过程控制难烧,,,一金属。结温区狭小耗时耗能制品的成本高但它仍是当今制备和研究陶瓷复合材料的一个重要的方法这主要是由于这种工艺易于大规模生产,而且材料性能比较稳定。材料原位反应合成技术是近年来制备陶瓷一金属复合材料的一种主要研究方法和制备手段。材料原位反应合,,,。成技术具有工艺简单材料性能优良且产品成本较低可实现近形成型等特点该技术的原理是根据材料设计,,,,,的要求选择适当的反应剂在合适的温

6、度下借助于金属或合金和它们间的化学反应原位生成尺寸十分细小。,,分布均匀的陶瓷相颗粒这些原位生成的陶瓷颗粒与金属界面无杂质污染两者之间有理想的匹配界面结合非常好,热力学稳定。基于原位合成的基本原理发展了如下几种材料合成技术原位热压技术,机械合金化技术,技术,技术,技术及熔体浸渍技术等。在原位热压技术中组成物在热压过程中原位合成。等提出了一种过渡塑性制造工艺,在一较低的温,,。,一一。这度下进行生成一种过渡相然后在较高温度下析晶他们用这种方法制备了体系种技术不仅,而且可,。具有上述原位技术的优点以制备复杂形状的材料不过采用热压的方法对能量消耗较大,,,,机械合金化它是用高能球磨机混合反应体系

7、原料在混合的过程中组分元素由于机械作用发生非晶化反应活性增加继续混磨组分间发生化学反应,产生被金属包裹的细小陶瓷晶粒,通过烧结能在低温下获得密实,‘一”。〕材料技术由美国巴尔的摩实验室于年开发的一种制备金属间化合物陶瓷一金属。一一复合材料他们用这种方法制备的体系材料已产物经进人商业应用。该技术的优点是体系组分体积是可以控制的,,,而由于利用了反应放热也达到了节约能源的目的且反应是在熔融状态下进行的,近形成型性也比较好。但