金属基复合材料制备工艺.ppt

定向凝固共晶合金复合材料的原位生长必须满足三个条件：（1）有温度梯度（GL）的加热方式；（2）满足平面凝固条件；GL/VI=mL（CE–C0）/DL式中：GL：液相温度梯度；VI：凝固速度；mL：液相线斜率；CE：共晶成分：C0：合金成分；DL：溶质在液相中的扩散系数。（3）两相的成核和生长要协调进行。第64页,共69页，星期六，2024年，5月（2）反应生长法（XDTM）该工艺可生成颗粒、晶须或共同增强的金属和金属间化合物基复合材料。根据所选择的原位生长的增强相的类别或形态，选择基体和增强相生成所需的原材料，如一定粒度的金属粉末、硼或碳粉，按一定比例混合制成预制体，并加热到熔化或自蔓延燃烧（SHS）反应发生的温度时，预制体的组成元素进行放热反应，以生成在基体中弥散的微观增强颗粒、晶须和片晶等第65页,共69页，星期六，2024年，5月例如：Al+Ti+B?TiB2+AlTiB2/AlAl+Ti+C?TiC+AlTiC/AlFe2O3+Al?Al2O3+Fe+850KJAl2O3/Fe反应生长法（XDTM）工艺原理示意图第66页,共69页，星期六，2024年，5月*制备方法的分类其他制备方法，如：物理气相沉积法；化学气相沉积法；化学镀和电镀法；复合镀法等。第67页,共69页，星期六，2024年，5月表5-1MMC主要制作方法及适用范围第68页,共69页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第69页,共69页，星期六，2024年，5月**二.液态金属法方法：金属基体处于熔融状态下与固体增强物复合成材料的方法。工艺过程：液态金属浸渍挤压铸造成型。特点：制备温度高，易发生严重的界面反应，有效控制界面反应是液态法的关键。工艺类型：挤压铸造法、真空吸铸、液态金属浸渍法、真空压力浸渍法，搅拌复合法。第32页,共69页，星期六，2024年，5月液态法主要面临问题缺点1.颗粒与金属熔体的润湿性差，不易进入和均匀分散在金属熔体中，产生团聚2.强烈的搅拌容易造成金属熔体的氧化和大量的吸入空气。第33页,共69页，星期六，2024年，5月*改善缺点的方法颗粒表面处理；增强颗粒表面在使用前往往被各种有机物污染或吸附了水分，及有害于复合过程的混合、浸润的气体，为此在复合前必须对颗粒进行处理，去除有害吸附物以改善与金属液的浸润。比较简单有效的方法是将颗粒进行加热处理，在高温下使有害物质挥发去除，同时在表面形成极薄的氧化层。如SiC颗粒经高温氧化，在表面上形成一层SiO2层，在复合过程中与铝液反应改善了SiO2颗粒与铝熔体的浸润。也有在颗粒表面涂覆Ni、Cu等金属涂层以改善浸润性，但不经济。在金属熔体中添加合金元素改善浸润性；为了降低铝熔液的表面张力，改善与陶瓷颗粒的浸润性，在铝熔体中加入钙、镁、锂等元素可有效的减小熔体表面张力和增加与陶瓷颗粒的浸润性，有利于颗粒与铝熔体的复合。第34页,共69页，星期六，2024年，5月*有效的机械搅拌。在液态金属搅拌铸造法中有效的搅拌是使颗粒与金属液均匀混合和复合的关键措施之一。强烈的搅拌和液体金属以高的剪切速度流过颗粒表面，能有效地改善金属与颗粒之间的浸润。在复合过程中可以通过高速旋转机械搅拌或超声波搅拌来完成有效的搅拌复合。复合过程的气氛控制；为了防止液体金属的氧化和吸气，对复合过程的气氛控制十分重要。液体金属氧化生成的氧化膜阻止金属与颗粒的混合和浸润，大量气体的吸入又会造成大量的气孔，使复合材料的质量大大下降。一般采用真空、惰性气体保护以及其他有效措施来防止复合过程中气体的吸入和金属熔体的氧化。第35页,共69页，星期六，2024年，5月1.挤压铸造法（squeezecasting）（1）预制坯体制造（湿模）（2）挤压铸造第36页,共69页，星期六，2024年，5月*铝制模具垫圈混合液SiC颗粒压头多层滤纸铝制多孔底盖湿型法制备预制块示意图第37页,共69页，星期六，2024年，5月*压制成型并保压低温烘干后高温处理浇注及过滤配置溶胶及颗粒清洗添加适量溶胶并震荡搅拌预制块的制备工艺流程图举例：挤压铸造法---SiCp/Al复合材料第38页,共69