金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展.pdf

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1、"!!!!!!!!!!"!河北化工Vol.29No.6Jun.2006!環(huán)球博覽!!"!!!!!!!!!!"金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展12高玉紅,李運(yùn)剛（1.邯鄲學(xué)院化學(xué)系，河北邯鄲056005；2.河北理工學(xué)院冶金系，河北唐山063009）[摘要]概述了金屬基復(fù)合材料的發(fā)展歷史和制造方法，著重介紹了不同種類金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀和應(yīng)用前景，指出了金屬基復(fù)合材料研究過程中存在的問題和今后發(fā)展的方向。[關(guān)鍵詞]金屬基復(fù)合材料；納米復(fù)合材料；網(wǎng)絡(luò)交叉復(fù)合材料[中圖分類號(hào)]TQ050.4+3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]

2、1003-5095(2006）06-0051-04金屬基復(fù)合材料，是在各金屬材料基體內(nèi)用多屬基復(fù)合材料的需求量將達(dá)161t，平均年增長率種不同復(fù)合工藝，加進(jìn)增強(qiáng)體，以改進(jìn)特定所需的機(jī)為4.4%。械物理性能。金屬基復(fù)合材料在比強(qiáng)度、比鋼度、導(dǎo)2金屬基復(fù)合材料的制造方法電性、耐磨性、減震性、熱膨脹等多種機(jī)械物理性能金屬基復(fù)合材料的種類繁多，制造方法多樣，但方面比同性材料優(yōu)異得多。因此，金屬基復(fù)合材料在總體上可以歸納為4種生產(chǎn)方法。新興高科技領(lǐng)域，宇航、航空、能源及民用機(jī)電工業(yè)、2.1擴(kuò)散法汽車、電機(jī)、電刷、儀器儀表中

3、日益廣泛應(yīng)用。擴(kuò)散法是將作為基本的金屬粉末與裸露或有包1金屬基復(fù)合材料發(fā)展史覆層的纖維在一起壓型和燒結(jié)，或在基體金屬的薄近代金屬基復(fù)合材料的研究始于1924年箔之間置入增強(qiáng)劑進(jìn)行冷壓或熱壓制成金屬基復(fù)合Schmit[1]關(guān)于鋁/氧化鋁粉末燒結(jié)的研究工作。在材料的方法[6]。[2,3]，并在以后的幾2.1.130年代，又出現(xiàn)了沉淀強(qiáng)化理論擴(kuò)散粘結(jié)法十年中得到了很快地發(fā)展。到了60年代，金屬基復(fù)這種方法常用于粉末冶金工業(yè)。對(duì)于顆粒、晶須合材料已經(jīng)發(fā)展成為復(fù)合材料的一個(gè)新的分支。到等增強(qiáng)體可以采用成熟的粉末冶金法，即把

4、增強(qiáng)體了80年代，日本豐田公司首次將陶瓷纖維增強(qiáng)鋁基與金屬粉末混合后冷壓或熱壓燒結(jié)，也可以用熱等復(fù)合材料用于制造柴油發(fā)動(dòng)機(jī)活塞，從此金屬基復(fù)壓工藝。對(duì)于連續(xù)增強(qiáng)體比較復(fù)雜，需先將纖維進(jìn)行合材料的研制與開發(fā)工作得到了飛快地發(fā)展。土耳表面涂層以改善它與金屬的潤濕性并起到阻礙與金其的S.Eroglu等用離子噴涂技術(shù)制得了屬反應(yīng)的作用，再浸入液態(tài)金屬中制成復(fù)合絲，最后NiCr-Al/MgO-ZrO2功能梯度涂層。目前，金屬基復(fù)合把復(fù)合絲排列并夾入金屬薄片后熱壓燒結(jié)，對(duì)于難材料已經(jīng)引起有關(guān)部門的高度重視，特別是航空航熔金屬

5、則用等離子噴涂法把金屬噴射在纖維已排好天部門推進(jìn)系統(tǒng)使用的材料，其性能已經(jīng)接近了極的框架上制成復(fù)合片，再把這些復(fù)合片熱壓或熱等限。因此，研制工作溫度更高、比鋼度、比強(qiáng)度大幅度靜壓成型。這類方法成本高，工藝及設(shè)備復(fù)雜，但制增加的金屬基復(fù)合材料，已經(jīng)成為發(fā)展高性能材料品質(zhì)量好[7]。的一個(gè)重要方向。1990年美國在航天推進(jìn)系統(tǒng)中形2.1.2無壓力金屬滲透法成了3250萬美元的高級(jí)復(fù)合材料（主要為MMC）此方法是將熔化的金屬暴露在氧化環(huán)境中，并市場(chǎng)，年平均增長率為16%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于高性能合金的使其通過鋁的氧化物粒子層，從

6、而制成復(fù)合材料。最年增長率[4]。到2000年，金屬基復(fù)合材料的市場(chǎng)價(jià)后復(fù)合材料的基體是由氧化反應(yīng)的產(chǎn)物和未氧化反值達(dá)到了1.5億美元，國防/航空用金屬基復(fù)合材應(yīng)的鋁合金組成。這種方法可得到所需形狀的零件，料已占市場(chǎng)份額的80%[5]。預(yù)計(jì)到2005年市場(chǎng)對(duì)金這種復(fù)合材料的性能可以進(jìn)行調(diào)整，以適合特殊需要。[收稿日期]2006-04-11[作者簡介]高玉紅（1976-），女，講師，碩士研究生，主要研2.1.3預(yù)制體壓力浸滲法究方向?yàn)榻饘倩埯}電鍍?！?2·河北化工第6期預(yù)制體壓力浸滲法的第一步是先制出具有一定2.

7、4熔體攪拌法強(qiáng)度的預(yù)制體，然后在外加壓力下將熔融金屬液滲攪拌法又稱為漩渦法，是通過攪拌槳的高速旋入預(yù)制體內(nèi)的空隙中制成復(fù)合體的方法。轉(zhuǎn)使金屬熔體產(chǎn)生漩渦，增強(qiáng)體在高速切應(yīng)力的作2.2沉積法用下進(jìn)入金屬熔液，凝固后得到復(fù)合材料，是制備顆沉積法是一種采取電沉積、等離子噴涂或真空粒增強(qiáng)復(fù)合材料較為常見的方法[7]。該法工藝簡單、沉積等手段，將金屬基體包覆在纖維周圍，然后再用對(duì)設(shè)備要求不高，但易于出現(xiàn)增強(qiáng)體分布不均和卷冷壓或熱壓完成全過程的方法[6]。氣等問題。2.2.1反應(yīng)噴射沉積法(RAD)3不同種類金屬基復(fù)合材料的

8、研究現(xiàn)狀及此種工藝是在DIMOXTM法和噴射工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展發(fā)展起來的，利用一個(gè)特殊的液體噴射分散裝置，在3.1硼纖維增強(qiáng)鋁復(fù)合材料氧化性氣氛中，將鋁液分散成大量細(xì)小的液滴，使其國外硼纖維增強(qiáng)鋁復(fù)合材料的研究工作始于表面氧化成Al2O3膜，這些帶有Al2O3膜的液滴在沉60年代初，是歷史最長、最成熟的一種金屬基復(fù)合積過程中，相互碰撞使Al2O3膜破碎分散，同時(shí)內(nèi)部材料。曾