金属基复合材料制备工艺.ppt

*都是塑性成形热加工方法。热轧法主要用来将已经复合好的颗粒、晶须、短纤维增强金属基复合材料锭坯进一步加工成板材。热挤压和热拉主要用于颗粒、晶须、短纤维增强复合材料坯料的进一步加工，制成各种形状的管材、型材、棒材等。经挤压、拉拔后复合材料的组织变得均匀、缺陷较少、性能明显提高，短纤维和晶须还有一定的择优取向，轴向抗拉强度提高显著。5.热轧法、热挤压法和热拉法第26页，共69页，星期日，2025年，2月5日5.1.粉末轧制法第27页，共69页，星期日，2025年，2月5日5.2块（带）材轧制复合法第28页，共69页，星期日，2025年，2月5日5.3温轧复合生产线第29页，共69页，星期日，2025年，2月5日*是利用炸药产生强大脉冲应力，通过使碰撞的材料发生塑性变形、粘结处金属的局部扰动以及热过程使材料焊接起来。6.爆炸焊接法第30页，共69页，星期日，2025年，2月5日*叠层复合法是先将不同金属板用扩散结合方法复合，然后采用离子溅射或分子束外延方法交替地将不同金属或金属与陶瓷薄层叠合在一起构成金属基复合材料。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。7.叠层复合法第31页，共69页，星期日，2025年，2月5日二.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，星期日，2025年，2月5日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，星期日，2025年，2月5日*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，星期日，2025年，2月5日*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，星期日，2025年，2月5日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，星期日，2025年，2月5日*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，星期日，2025年，2月5日*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页，星期日，2025年，2月5日*烘干与烧结处理工艺第39页，共69页，星期日，2025年，2月5日*SiC颗粒预制块第40页，共69页，星期日，2025年，2月5日*SiCp/Al复合材料第41页，共69页，星期日，2025年，2月5日*影响复合材料质量的主要因素（1）预制块的质量（均匀、无裂纹、无气泡、一定强度）（2）模具和预制块的预热温度（铝合金约500℃）（3）浇注温度（一定过热度）（4）渗流压力（致密度