第八章 金属基复合材料(MMC)制备工艺 (8.1-8.2)

    8.1 概述
    8.1.1 金属基复合材料的研究重点
    1)不同基体和不同增强相复合效果、复合材料的设计和性能;
    2)增强相/基体的界面优化、界面设计;
    3)制备工艺的研究,以提高复合材料的性能和降低成本;
    4)新型增强剂的研究开发;
    5)复合材料的扩大应用。
    8.1.2 金属基复合材料制备工艺的分类:
    1)固态法:真空热压扩散结合、热等静压、超塑性成型 / 扩散结合、模压、粉末冶金法。
    2)液态法:液态浸渗、真空压铸、反压铸造、半固态铸造。
    3)喷射成型法:等离子喷涂成型、喷射成型。
    4)原位生长法。
    8.1.3 连续增强相金属基复合材料的制备工艺
 
                       铝合金――固态、液态法
     碳纤维
                        镁合金―― 固态、液态法
     硼纤维
                        钛合金―― 固态法
    SiC纤维
                        高温合金――固态法
    氧化铝纤维
                        金属间化合物――固态法
    8.1.4不连续增强相金属基复合材料的制备工艺
             铝合金―固态、液态、原位生长、喷射成型法
  颗粒        镁合金―液态法
  晶须        钛合金―固态、液态法、原位生长法
  短纤维      高温合金―原位生长法
              金属间化合物―粉末冶金、原位生长法
    8.2 先驱(预制)丝(带、板)的制备
    8.2.1粉末法纤维/基体复合丝
    先将金属基体粉末与聚合物粘接剂混合制成基体粉末/聚合物粘接剂胶体,然后将纤维通过带有一定孔径毛细管的胶槽,在纤维表面均匀地涂敷上一层基体粉末胶体,干燥后形成一定直径的纤维/基体粉末复合丝。
    8.2.2  PVD法纤维/基体复合丝 
    采用磁控溅射等物理气相沉积(PVD)手段将基体金属均匀沉积到纤维表面上,形成纤维/基体复合丝。


              PVD法纤维/基体复合丝原理图 
     8.2.3等离子喷涂纤维 / 基体箔材先驱(预制)带(板):


     8.2.5熔池法纤维 / 基体复合丝
    这种复合丝制备方法主要是应用于碳纤维或石墨纤维增强铝基复合材料。由于碳纤维或石墨纤维与铝液接触会反应生成Al4C3界面生成物。过量的脆性相Al4C3生成会严重影响复合材料的性能。
    对石墨纤维进行Ti-B或(液态)金属钠表面涂层处理可以增加纤维与铝液的润湿性,防止过量的脆性相Al4C3生成。