鋁基復(fù)合材料以其優(yōu)異的物理性能和機(jī)械性能成為當(dāng)今材料科學(xué)界研究的熱點(diǎn)。制備鋁基復(fù)合材料的方法有許多種,如普通鑄造攪拌法、粉末冶金法等等,但由于存在界面反應(yīng)、顆粒偏析等技術(shù)難題,使得鋁基復(fù)合材料的發(fā)展和應(yīng)用受到制約。近年來(lái)的研究工作設(shè)法將噴射成形技術(shù)與鋁基復(fù)合材料制備技術(shù)結(jié)合在一起,開(kāi)發(fā)出一種“噴射共沉積(Sprayco-deposition)”技術(shù),很好地解決了增強(qiáng)粒子的偏析問(wèn)題,而且由于凝固時(shí)間很短,可以避免增強(qiáng)相粒子在基體中的溶解以及界面反應(yīng);另外,該技術(shù)將材料的制備和成形過(guò)程結(jié)合在一起,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)工序,降低了生產(chǎn)成本。
目前,噴射共沉積制備鋁基復(fù)合材料添加增強(qiáng)粒子有兩種方式:(a)分體式添加粒子方式;(b)混合式添加粒子方式。
分體式加入粒子方法:以在鋁合金中添加SiC粒子為例,增強(qiáng)相粒子通過(guò)兩個(gè)位于霧化器下方的噴射管道噴入霧化錐中,其中粒子尺寸約為3~15微米。結(jié)果表明,采用此法加入的增強(qiáng)相粒子的體積分?jǐn)?shù)最高可達(dá)25%。同時(shí)表現(xiàn)出較好的強(qiáng)度和韌性,具有較高的彈性模量。
混合式加入粒子方法:增強(qiáng)相粒子與霧化氣體混合在一起,使得噴嘴末端的冷卻速度大幅度提高。SiC粒子尺寸為10~20微米。此法要求提高熔體的過(guò)熱度,以保證適當(dāng)?shù)墓?液比值。這種方法可降低沉積坯中的孔隙度,并使增強(qiáng)相粒子的分布更為均勻。試驗(yàn)表明,此方法加入的SiC增強(qiáng)相粒子體積分?jǐn)?shù)可達(dá)20%以上,并表現(xiàn)出良好的綜合性能。
采用噴射共沉積技術(shù)制備金屬基復(fù)合材料,由于基體合金處于半凝固狀態(tài),溫度較低,避免了因過(guò)高的接觸溫度引起界面反應(yīng),從而提高了材料的界面性能。同時(shí)由于噴射共沉積工藝可細(xì)化晶粒組織,提高合金基體的固溶度,消除宏觀偏析以及生成非平衡亞穩(wěn)相等特點(diǎn),可進(jìn)一步提高復(fù)合材料性能。
最近幾年,在噴射共沉積技術(shù)的基礎(chǔ)上,又開(kāi)發(fā)出了一種反應(yīng)噴射成形技術(shù)(Reactivesprayforming),將噴射成形技術(shù)與反應(yīng)法制備金屬基復(fù)合材料技術(shù)結(jié)合在一起,增強(qiáng)相粒子在金屬熔體的噴射過(guò)程中通過(guò)化學(xué)反應(yīng)直接生成,因而與基體的結(jié)合更為良好,從而更好地解決了金屬基復(fù)合材料的界面問(wèn)題,再加上快速凝固條件下,基體組織進(jìn)一步細(xì)化,使得該技術(shù)有望獲得更高性能的鋁基復(fù)合材料。
回答時(shí)間:2012-7-11