REVIEW HotW orking Techno logy 2005Na 4 颗粒增强金属基复合材料制备工艺评述 郝斌,王洪斌,蔡元华,崔华,杨滨,张济山 北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083) 摘要:介绍了陶瓷颗粒增强金属基复合材料的进展状况,重点介绍了几种常用的制备方法,提出了一种新的制备 工艺一块体分散法。指出了在制备技术中存在的主要问题及其解决方法 关键词:金属基复合材料;陶瓷颗粒;增强相 中图分类号:TG33文献标识码 文章编号:1001-3814(2005)04-06205 Rev iew of Prepara tion Techno logy for Particle reinforced M eta IM i Com posite HAO B n, WANG Hong-bn, CA I Yuan-hua, CU IHua, YANG Bn, ZHANG J shan (State Key Labora tory for A dvanced M etals and materials Uniersity of Science and Technology Beijing. Beijing 100083, China Abstract: The devebp ing situation of metal matrix composite re inforced by ceram ic particle is introduced A few kinds of preparation methods are amphasised and the main questins that exist in preparatin techno bgy and the solvation methods are in- dicated Key words: metal matrix composite, ceram ic particle, re inbreed phase 颗粒增强金属基复合材料发展至今约有30年的撑构件上以。可见,颗粒增强金属基复合材料必将在 历史。这种材料发展迅速,应用范围广泛,主要是由于今后的材料科学中发挥更大的作用 其具有纤维和晶须增强金属基复合材料的优良性能 耐磨、易于二次加工,同时颗粒增强相价格便宜,制备 1基体和颗粒增强相的选择 工艺相对简便。在金属基体中加入陶瓷颗粒增强相可 制备金属基复合材料时,对基体和增强相的选择 以提高材料的硬度、弹性模量、耐磨性,改善抗疲劳性,具有一定的要求,要求二者有很好的润湿性,能够进行 降低热膨胀系数,但是同时会导致复合材料的塑性和良好的结合,因为它们会直接影响到最后所制得的产 韧性下降。现代科学技术的发展,要求材料具有良好品的综合性能 的综合性能,如高强度、高韧性、高耐磨性、低密度和良11基体的影响 好的抗疲劳性等。这就迫使材料研究人员向寻求更佳 颗粒增强金属基复合材料按照基体的不同,可以 的制备工艺这一目标努力 分为铝基、锌基、钛基和铜基等复合材料。为了保证金 目前,颗粒增强金属基复合材料已经在世界范围属基体与増强颗粒能够进行良好的复合,金属基体必 内得到广泛的应用,并且逐渐走向工业化的规模,使颗须有足够的流动性和成型性。但是一般情况下,金属 粒增强金属基复合材料在航空、航天、交通运输等行业基体的熔点高,所以在制备的时候容易发生界面反应 中的应用越来越广泛。例如:在美国国防部“ Title氧化反应,这些反应不利于复合材料的制备。从以往 目支持下,DWA复合材料公司与洛克希德·马丁公和目前状况来讲,金属基复合材料的基体基本上是选 司以及空军进行合作,将粉末冶金法制备的碳化硅颗择 AlMg Ti三种合金体系:(1)铝及其合金为基体的 粒増强铝基复合材料用于F216战斗机的腹鳍,代替复合材料具有高的比强度和比刚度,是颗粒増强金属 了原有的2214铝合金蒙皮,不仅使刚度提高了50%,基复合材料中开发最早,品种和规格最多,应用最广泛 寿命由原来的数百小时也提高到设计的全寿命,约的一类复合材料;(2)镁及其合金,具有比铝更低的密 8000h,提高幅度达17倍。日前美国空军已将这种铝度,以镁为基体的复合材料在航空航天和汽车工业应 基复合材料腹鳍作为现役F216战斗机的备用件,正用中具有很大的潜力;(3)钛及其合金为基体的复合 在逐步更换。此外,美国海军飞行动力实验室已经材料具有很好的抗氧化性和高温力学性能,在航空航 研制成SCAI复合材料应用于卫星的惯导平台和支天工业中可以替代镍基耐热合金。 ①收稿日期:2004-12-21基金项目:国家“863计划资助项目(2002AA302502) 作者简介:郝斌(1975-),女,山东人,博士研究生;电话:13621196093; Email haobin2002691@ sobu cam 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
颗粒增强金属基复合材料制备工艺评述 ① 郝斌 , 王洪斌 , 蔡元华 ,崔华 , 杨滨 , 张济山 (北京科技大学 新金属材料国家重点实验室 ,北京 100083) 摘 要 : 介绍了陶瓷颗粒增强金属基复合材料的进展状况 ,重点介绍了几种常用的制备方法 ,提出了一种新的制备 工艺 —块体分散法。指出了在制备技术中存在的主要问题及其解决方法。 关键词 : 金属基复合材料 ; 陶瓷颗粒 ; 增强相 中图分类号 : TG333 文献标识码 : A 文章编号 : 100123814 (2005) 0420062205 Rev iew of Prepara tion Technology for Particle Re inforced M eta lM a tr ix Com posite HAO B in, WAN G Ho ng2b in, CA I Yuan2hua , CU IHua , YANG B in, ZHAN G J i2sha n (S tate Key Laboratory for Advanced M etals and M aterials, University of Science and Technology B eijing, B eijing 100083, China) Abstract : The develop ing situation of metal matrix composite reinforced by ceram ic particle is introduced. A few kinds of p reparation methods are amphasised and the main questions that exist in p reparation technology and the solvation methods are in2 dicated. Key words: metal matrix composite; ceramic particle; reinforced phase 颗粒增强金属基复合材料发展至今约有 30年的 历史。这种材料发展迅速 ,应用范围广泛 ,主要是由于 其具有纤维和晶须增强金属基复合材料的优良性能 , 耐磨、易于二次加工 ,同时颗粒增强相价格便宜 ,制备 工艺相对简便。在金属基体中加入陶瓷颗粒增强相可 以提高材料的硬度、弹性模量、耐磨性 ,改善抗疲劳性 , 降低热膨胀系数 ,但是同时会导致复合材料的塑性和 韧性下降。现代科学技术的发展 ,要求材料具有良好 的综合性能 ,如高强度、高韧性、高耐磨性、低密度和良 好的抗疲劳性等。这就迫使材料研究人员向寻求更佳 的制备工艺这一目标努力。 目前 ,颗粒增强金属基复合材料已经在世界范围 内得到广泛的应用 ,并且逐渐走向工业化的规模 ,使颗 粒增强金属基复合材料在航空、航天、交通运输等行业 中的应用越来越广泛。例如 :在美国国防部“Title”项 目支持下 , DWA 复合材料公司与洛克希德 ·马丁公 司以及空军进行合作 , 将粉末冶金法制备的碳化硅颗 粒增强铝基复合材料用于 F216 战斗机的腹鳍 , 代替 了原有的 2214铝合金蒙皮 ,不仅使刚度提高了 50% , 寿命由原来的数百小时也提高到设计的全寿命 ,约 8 000 h,提高幅度达 17倍。目前美国空军已将这种铝 基复合材料腹鳍作为现役 F216 战斗机的备用件 , 正 在逐步更换 [ 1 ]。此外 ,美国海军飞行动力实验室已经 研制成 SiC /A l复合材料应用于卫星的惯导平台和支 撑构件上 [ 2 ]。可见 ,颗粒增强金属基复合材料必将在 今后的材料科学中发挥更大的作用。 1 基体和颗粒增强相的选择 制备金属基复合材料时 ,对基体和增强相的选择 具有一定的要求 ,要求二者有很好的润湿性 ,能够进行 良好的结合 ,因为它们会直接影响到最后所制得的产 品的综合性能。 1. 1 基体的影响 颗粒增强金属基复合材料按照基体的不同 ,可以 分为铝基、锌基、钛基和铜基等复合材料。为了保证金 属基体与增强颗粒能够进行良好的复合 ,金属基体必 须有足够的流动性和成型性。但是一般情况下 ,金属 基体的熔点高 ,所以在制备的时候容易发生界面反应、 氧化反应 ,这些反应不利于复合材料的制备。从以往 和目前状况来讲 ,金属基复合材料的基体基本上是选 择 A l、Mg、Ti三种合金体系 : (1)铝及其合金为基体的 复合材料具有高的比强度和比刚度 ,是颗粒增强金属 基复合材料中开发最早 ,品种和规格最多 ,应用最广泛 的一类复合材料 ; (2)镁及其合金 ,具有比铝更低的密 度 ,以镁为基体的复合材料在航空航天和汽车工业应 用中具有很大的潜力 ; ( 3)钛及其合金为基体的复合 材料具有很好的抗氧化性和高温力学性能 ,在航空航 天工业中可以替代镍基耐热合金。 62 REV IEW H otW o rking Technology 2005 N o. 4 ① 收稿日期 : 2004212221 基金项目 :国家“863”计划资助项目 (2002AA302502) 作者简介 :郝斌 (19752) ,女 ,山东人 ,博士研究生 ;电话 : 13621196093; E2mail: haobin2002691@ sohu. com
《热加工工艺》2005年第4期 综述 12增强颗粒的影响 搅拌铸造法 如何使颗粒增强相在金属基体中均匀分布,并且 固体分散法{流变铸造法 保证颗粒增强相在金属基体中能够和基体结合良好是 螺旋挤压法 制备金属基复合材料首要解决的问题。陶瓷颗粒增强 颗粒增强金喷射沉积法了雾化共沉积 喷射条带 相基本上是选择ALO3、SC、ZO2、Mg、SiN4、SO2、 基复合材料 挤压铸造 wC、BC等。选择陶瓷颗粒增强相并不是随意的,不 液态浸渗法了气压浸渗 仅要考虑颗粒增强相的应用条件、制备工艺,而且还要 无压浸渗 XD工艺 考虑材料的成本等因素。选择最多的是AO3和S 原位复合法了自蔓延反应 因为这两种增强相具有优异的性能,见表1。 气液反应 表1AO3和SC的物理性能 图1颗粒增强金属基复合材料的制备方法 「弹性模量「密度热膨胀 拌铸造技术上取得突破,并申请了一项专利。搅拌铸 造法有两种:真空搅拌铸造法和非真空搅拌铸造法 SC|420~4503.2 真空搅拌铸造法就是在真空状态下,采用搅拌的方法 A30439%701003使基体熔液和增强相混和,之后进行浇注的方法。 颗粒本身的尺寸和形状对制备工艺的影响如下 袁广江等人用真空搅拌铸造法成功地制备出 (a)颗粒尺寸颗粒尺寸越小,颗粒的表面积越20p%s颗粒增强A356基复合材料。李明伟等l 大,表面能就越大,颗粒的团聚的情况就越来越严重 从真空度、搅拌杆的形状、搅拌时间浇注方式等方面 (b)颗粒形状当颗粒为圆形时,颗粒的周边应探讨了降低搅拌铸造法制造铝基复合材料的孔隙率的 变分布均匀且应变较小随着颗粒的尖锐化,尖角部分措施。搅拌铸造法有很多优点,如成本低,便于一次 的应力会集中,而且会越来越严重;与此同时,颗粒周形成复杂的工件,所需设备相对简单,能够适应批量生 边的应变分布会逐渐变得不均匀在颗粒的尖角部分产。但是仍然存在一些问题,如在搅拌的过程中陶瓷 会出现应变集中,随着颗粒的尖角角度越来越小,应变颗粒的偏聚问题、陶瓷颗粒在液体中分布的均匀性问 集中越来越严重。这就会引起颗粒的尖角处原位塑性题、界面反应问题等。另外,非真空搅拌铸造时,在搅 大大降低。 拌的过程中容易引入气体,致使产品内部产生气孔 13金属基体和增强体颗粒之间的润湿性 同时利用这种方法制取金属基复合材料时,颗粒增强 要使增强相颗粒进入到金属基体中,细化晶粒改相的体积分数会受到限制。 善复合材料的综合性能,必须改善增强颗粒和金属基 (2)挤压铸造法此法制备金属基复合材料是很 体之间的润湿性,否则增强体颗粒无法进入到金属基成熟的一种方法。挤压铸造法首先是将增强体作成预 体中,起不到细化晶粒,改善复合材料综合性能的作制块,放入模具,再浇入基体合金熔液,随后加压,使基 用。通常可以对增强颗粒进行表面处理、添加合金元体熔液渗入预制块成锭。日本丰田公司采用挤压铸造 素等途经改善二者的润湿性。这一点将在下面讨论。法制备了A!O3晶须增强铝基复合材料并将其应用到 汽车活塞上,这是铝基复合材料首次在工业上得到应 2颗粒增强金属基复合材料的制备方法用。张雪囡等利用挤压铸造的方法成功制备了SC 金属基复合材料发展至今,人们一直对金属基复晶须和纳米SC颗粒混杂增强铝基复合材料。结果发 合材料的有效制备方法、金属基体与增强体之间的界现,晶须与纳米颗粒分布均匀,并与基体合金的界面结 面反应规律、控制界面反应的途径等进行了大量的研合良好,无界面反应物和孔洞。与基体相比,复合材料 究工作,取得了许多重要的成果大大推动了金属基复的抗拉强度和弹性模量都明显得到提高。挤压铸造有 合材料的发展和应用。颗粒增强金属基复合材料发展以下优点:生产周期短,易于大批量生产,可以制备出 至今的制备方法有很多种,见图1,本文仅介绍以下几形状和最终制品的形状相同或相似的产品;液态金属 种常用的方法 浸渗的时间短,冷却速度快,可以降低乃至消除颗粒界 (1)搅拌铸造法该法是将增强体加入到基体金面反应;增强相的体积分数可调范围大。但是挤压铸 属液中,通过高速旋转的搅拌器使液相和固相混合均造不易制备形状复杂的制件,当浸渗压力很大时,对模 匀,然后浇入到铸型中。这种方法的关键环节是将增具和所制件的完整性有很大的影响 强体均匀分布于基体中,并且使基体和增强相之间有 (3)半固态搅熔复合法此法是在金属合金处于 良好的界面结合。早在1986年,美国的Skbω就在搅半固态的情况下,通过搅拌使增强相颗粒和金属合金 2 01994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights res servedhttp://www.cnki.net
1. 2 增强颗粒的影响 如何使颗粒增强相在金属基体中均匀分布 ,并且 保证颗粒增强相在金属基体中能够和基体结合良好是 制备金属基复合材料首要解决的问题。陶瓷颗粒增强 相基本上是选择 A l2O3、SiC、ZrO2、MgO、Si3N4、SiO2、 WC、B4 C等。选择陶瓷颗粒增强相并不是随意的 ,不 仅要考虑颗粒增强相的应用条件、制备工艺 ,而且还要 考虑材料的成本等因素。选择最多的是 A l2O3 和 SiC, 因为这两种增强相具有优异的性能 ,见表 1。 表 1 Al2O3 和 S iC的物理性能 增强相 弹性模量 /GN·m 22 密度 /g·cm 23 热膨胀系 数 /10 26 K 21 比热容 /J·kg 21 K 21 热导率 /W·m 21 K 21 泊松 比 SiC 420～450 3. 2 4. 3 840 10～40 (1 100℃) 0. 17 A l2O3 380～450 3. 96 7. 0 1 050 5～10 (1 000℃) 0. 25 颗粒本身的尺寸和形状对制备工艺的影响如下 : ( a)颗粒尺寸 颗粒尺寸越小 ,颗粒的表面积越 大 ,表面能就越大 ,颗粒的团聚的情况就越来越严重。 ( b)颗粒形状 当颗粒为圆形时 ,颗粒的周边应 变分布均匀且应变较小 ,随着颗粒的尖锐化 ,尖角部分 的应力会集中 ,而且会越来越严重 ;与此同时 ,颗粒周 边的应变分布会逐渐变得不均匀 ,在颗粒的尖角部分 会出现应变集中 ,随着颗粒的尖角角度越来越小 ,应变 集中越来越严重。这就会引起颗粒的尖角处原位塑性 大大降低。 1. 3 金属基体和增强体颗粒之间的润湿性 要使增强相颗粒进入到金属基体中 ,细化晶粒 ,改 善复合材料的综合性能 ,必须改善增强颗粒和金属基 体之间的润湿性 ,否则 ,增强体颗粒无法进入到金属基 体中 ,起不到细化晶粒 ,改善复合材料综合性能的作 用。通常可以对增强颗粒进行表面处理、添加合金元 素等途经改善二者的润湿性。这一点将在下面讨论。 2 颗粒增强金属基复合材料的制备方法 金属基复合材料发展至今 ,人们一直对金属基复 合材料的有效制备方法、金属基体与增强体之间的界 面反应规律、控制界面反应的途径等进行了大量的研 究工作 ,取得了许多重要的成果 ,大大推动了金属基复 合材料的发展和应用。颗粒增强金属基复合材料发展 至今的制备方法有很多种 ,见图 1,本文仅介绍以下几 种常用的方法 : (1)搅拌铸造法 该法是将增强体加入到基体金 属液中 ,通过高速旋转的搅拌器使液相和固相混合均 匀 ,然后浇入到铸型中。这种方法的关键环节是将增 强体均匀分布于基体中 ,并且使基体和增强相之间有 良好的界面结合。早在 1986年 ,美国的 Skibo就在搅 图 1 颗粒增强金属基复合材料的制备方法 拌铸造技术上取得突破 ,并申请了一项专利。搅拌铸 造法有两种 :真空搅拌铸造法和非真空搅拌铸造法。 真空搅拌铸造法就是在真空状态下 ,采用搅拌的方法 使基体熔液和增强相混和 ,之后进行浇注的方法。 袁广江等人 [ 3 ]用真空搅拌铸造法成功地制备出 20vol% SiC颗粒增强 A356基复合材料。李明伟等 [ 4 ] 从真空度、搅拌杆的形状、搅拌时间、浇注方式等方面 , 探讨了降低搅拌铸造法制造铝基复合材料的孔隙率的 措施。搅拌铸造法有很多优点 ,如 :成本低 ,便于一次 形成复杂的工件 ,所需设备相对简单 ,能够适应批量生 产。但是仍然存在一些问题 ,如在搅拌的过程中陶瓷 颗粒的偏聚问题、陶瓷颗粒在液体中分布的均匀性问 题、界面反应问题等。另外 ,非真空搅拌铸造时 ,在搅 拌的过程中容易引入气体 ,致使产品内部产生气孔。 同时利用这种方法制取金属基复合材料时 ,颗粒增强 相的体积分数会受到限制。 (2)挤压铸造法 此法制备金属基复合材料是很 成熟的一种方法。挤压铸造法首先是将增强体作成预 制块 ,放入模具 ,再浇入基体合金熔液 ,随后加压 ,使基 体熔液渗入预制块成锭。日本丰田公司采用挤压铸造 法制备了 A l2O3 晶须增强铝基复合材料并将其应用到 汽车活塞上 ,这是铝基复合材料首次在工业上得到应 用。张雪囡 [ 5 ]等利用挤压铸造的方法成功制备了 SiC 晶须和纳米 SiC颗粒混杂增强铝基复合材料。结果发 现 ,晶须与纳米颗粒分布均匀 ,并与基体合金的界面结 合良好 ,无界面反应物和孔洞。与基体相比 ,复合材料 的抗拉强度和弹性模量都明显得到提高。挤压铸造有 以下优点 :生产周期短 ,易于大批量生产 ;可以制备出 形状和最终制品的形状相同或相似的产品 ;液态金属 浸渗的时间短 ,冷却速度快 ,可以降低乃至消除颗粒界 面反应 ;增强相的体积分数可调范围大。但是挤压铸 造不易制备形状复杂的制件 ,当浸渗压力很大时 ,对模 具和所制件的完整性有很大的影响。 (3)半固态搅熔复合法 此法是在金属合金处于 半固态的情况下 ,通过搅拌使增强相颗粒和金属合金 《热加工工艺 》 2005年第 4期 综 述 63
64 EVIEW HotW orking Techno logy 2005Na 4 液相互碰撞,并进入到金属熔体中,达到颗粒增强的作均匀,质量稳定。但是粉末冶金法也存在一些问题,如 用。武汉理工大学程晓敏等采用此法成功地制备出成本高,一般需要二次成型;工艺程序复杂,制备的周 了AbO3Al复合材料,并且对所得的复合材料的强期长;粉末在球磨的过程中形状受到限制等。 度、冲击韧度和耐磨性进行了实验。首先将配制好的 (6)喷射沉积法这种方法就是使金属熔体和陶 铝合金棒材放入炉中熔化,在580~640℃时搅拌,使合瓷增强相颗粒在雾化器内混合,然后被雾化喷射到水 金液中含5%~40%的固相,通过调速电机的高速搅冷的基体上成型。通过喷射沉积技术制取金属基复合 拌,可以降低Aⅰ液的动力粘度,增加Al液的流动性。材料,金属熔滴和陶瓷增强相颗粒接触的时间极短,有 由于半固态合金液具有触变特性,高速运动的Al液与效地控制了界面化学反应。控制工艺气氛也可以最大 AbO3颗粒相互碰撞,可以捕获ABO粒子,从而使限度的控制氧化反应的发生。喷射沉积法应用范围 AO3颗粒可以均匀地分布于熔体中。实验发现,只要广,几乎可以适用任何基体和陶瓷颗粒增强相。 选择合适的工艺参数就可以使ALO2颗粒均匀分散在 (7)原位复合技术其原理是:在一定的条件下, Al合金熔液中,另外,加入ALO3颗粒后,材料的耐磨通过元素之间或者元素与化合物之间的化学反应,在 性明显得到提高。 金属基体内原位生成一种或几种高硬度、高弹性模量 (4)熔体浸渗法1986年,美国的 Lanxide公司在的陶瓷增强相,从而达到强化金属基体的目的。申玉 采用直接金属氧化法制备AkO3/A复合材料的工艺田等10应用原位复合技术制备了Cu-AO3复合材 基础上首次提出了合金熔体自浸渗法即熔渗法Ⅶ。熔料。董晟全等用原位合成法制备了纳米AN颗粒 渗法基本的工艺过程就是将金属或合金熔体在一定的増强铝基复合材料,实验发现,原位生成的AN为纳米 温度和气氛条件下自发渗入具有一定形状的增强颗粒级颗粒,尺寸大约是80mm,并且均匀分布于基体内。 预制块体中。熔体浸渗有两种:一种是压力浸渗,另一与基体相比,强度和塑性都有较大的提高。通过这种 种是无压浸渗。压力浸渗就是靠机械装置或者惰性气方法制备金属基纳米复合材料有以下优点:成本较低 体提供压力将金属熔体浸渍渗透进增强颗粒的预制块颗粒在金属液的内部生成,颗粒的表面没有污染,基本 中,可制备体积分数为50%的金属基复合材料。东南上没有界面反应发生,颗粒在基体的熔体中热稳定性 大学朱明光应用压力浸渗法研制出了ALO3短纤维局好,生成颗粒细小,可以获得亚微米级的颗粒。缺点 部増强活塞,所取得的成果于1989年获得鉴定。无压是:工艺过程要求很严格,难控制,增强相的成分和体 浸渗就是不需要任何压力,只要在大气的气氛下,通过积分数不容易控制。 助渗剂使合金液体渗入到增强粒子的间隙之中,从而 (8)块体分散法首先把增强相颗粒和基体的粉 形成复合材料。这种方法可以制备出体积分数高达末在球磨机中与钢球作用均匀混合后,压制成块体,然 55%的金属基复合材料。张建云1等已经用无压浸渗后把块体投入到熔融的金属溶液中。块体分散后,增 法成功的制取了SC(或ALO3)陶瓷粒子增强铝基复强相颗粒就会进入到金属基体中,从而起到细化颗粒 合材料。无压浸渗法成本低,工艺简单,不需要特殊的改善综合性能的作用。因为SC具有硬度高、蠕变小、 设备,也不需要对陶瓷增强粒子进行热处理。总之,和抗氧化、耐腐蚀、热膨胀系数小等特点,并且相对于其 搅拌铸造法相比,熔体浸渗法可以制出体积分数大的他陶瓷体系而言,具有较高的断裂韧性和髙温强度,因 复合材料,但也存在颗粒分布不均匀,预制块的变形问而常被用作金属基复合材料的增强相。A1基体具有 题,晶粒尺寸粗大和界面反应等问题 成本低、密度小、导热性好、延展性好等优点。所以本 (5)粉末冶金法首先把基体粉末和增强相粉末室选择S颗粒增强铝基复合材料。本实验室使用这 混合,然后进行球磨,之后在不同的工艺条件下,干燥种方法已经制备出纳米S颗粒增强铝基复合材料 并烧结混合粉末。粉末冶金法有三个步骤:粉末混合、 ●SiC 压实和烧结。这三个步骤对最终制备的复合材料微观 30000 组织和力学性能都有直接的影响。肖永亮等用粉末 冶金法制备了纳米SC颗粒增强铝基复合材料。经实 1000 验发现,材料的组织均匀而且细小。和纯铝相比,复合 材料的布氏硬度提高了20%,电阻率提高了4560% 粉末冶金法的优点就是不存在界面反应,可以制备出 大体积分数的复合材料,任何合金都可以作为基体材 料允许使用几乎所有种类的增强相增强相颗粒分布图2检验纳米S颗粒是否溶进铝基体中的x射线图谱 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
液相互碰撞 ,并进入到金属熔体中 ,达到颗粒增强的作 用。武汉理工大学程晓敏等 [ 6 ]采用此法成功地制备出 了 A l2O3 /A l复合材料 ,并且对所得的复合材料的强 度、冲击韧度和耐磨性进行了实验。首先将配制好的 铝合金棒材放入炉中熔化 ,在 580～640℃时搅拌 ,使合 金液中含 5% ～40%的固相 ,通过调速电机的高速搅 拌 ,可以降低 A l液的动力粘度 ,增加 A l液的流动性。 由于半固态合金液具有触变特性 ,高速运动的 A l液与 A l2O3 颗粒相互碰撞 ,可以捕获 A l2O3 粒子 ,从而使 A l2O3 颗粒可以均匀地分布于熔体中。实验发现 ,只要 选择合适的工艺参数就可以使 A l2O3 颗粒均匀分散在 A l合金熔液中 ,另外 ,加入 A l2O3 颗粒后 ,材料的耐磨 性明显得到提高。 (4)熔体浸渗法 1986年 ,美国的 Lanxide公司在 采用直接金属氧化法制备 A l2O3 /A l复合材料的工艺 基础上首次提出了合金熔体自浸渗法即熔渗法 [ 7 ]。熔 渗法基本的工艺过程就是将金属或合金熔体在一定的 温度和气氛条件下自发渗入具有一定形状的增强颗粒 预制块体中。熔体浸渗有两种 :一种是压力浸渗 ,另一 种是无压浸渗。压力浸渗就是靠机械装置或者惰性气 体提供压力将金属熔体浸渍渗透进增强颗粒的预制块 中 ,可制备体积分数为 50%的金属基复合材料。东南 大学朱明光应用压力浸渗法研制出了 A l2O3 短纤维局 部增强活塞 ,所取得的成果于 1989年获得鉴定。无压 浸渗就是不需要任何压力 ,只要在大气的气氛下 ,通过 助渗剂使合金液体渗入到增强粒子的间隙之中 ,从而 形成复合材料。这种方法可以制备出体积分数高达 55%的金属基复合材料。张建云 [ 8 ]等已经用无压浸渗 法成功的制取了 SiC (或 A l2O3 )陶瓷粒子增强铝基复 合材料。无压浸渗法成本低 ,工艺简单 ,不需要特殊的 设备 ,也不需要对陶瓷增强粒子进行热处理。总之 ,和 搅拌铸造法相比 ,熔体浸渗法可以制出体积分数大的 复合材料 ,但也存在颗粒分布不均匀 ,预制块的变形问 题 ,晶粒尺寸粗大和界面反应等问题。 (5)粉末冶金法 首先把基体粉末和增强相粉末 混合 ,然后进行球磨 ,之后在不同的工艺条件下 ,干燥 并烧结混合粉末。粉末冶金法有三个步骤 :粉末混合、 压实和烧结。这三个步骤对最终制备的复合材料微观 组织和力学性能都有直接的影响。肖永亮等 [ 9 ]用粉末 冶金法制备了纳米 SiC颗粒增强铝基复合材料。经实 验发现 ,材料的组织均匀而且细小。和纯铝相比 ,复合 材料的布氏硬度提高了 20% ,电阻率提高了 456. 0%。 粉末冶金法的优点就是不存在界面反应 ,可以制备出 大体积分数的复合材料 ,任何合金都可以作为基体材 料 ,允许使用几乎所有种类的增强相 ;增强相颗粒分布 均匀 ,质量稳定。但是粉末冶金法也存在一些问题 ,如 成本高 ,一般需要二次成型 ;工艺程序复杂 ,制备的周 期长 ;粉末在球磨的过程中形状受到限制等。 (6)喷射沉积法 这种方法就是使金属熔体和陶 瓷增强相颗粒在雾化器内混合 ,然后被雾化喷射到水 冷的基体上成型。通过喷射沉积技术制取金属基复合 材料 ,金属熔滴和陶瓷增强相颗粒接触的时间极短 ,有 效地控制了界面化学反应。控制工艺气氛也可以最大 限度的控制氧化反应的发生。喷射沉积法应用范围 广 ,几乎可以适用任何基体和陶瓷颗粒增强相。 (7)原位复合技术 其原理是 :在一定的条件下 , 通过元素之间或者元素与化合物之间的化学反应 ,在 金属基体内原位生成一种或几种高硬度、高弹性模量 的陶瓷增强相 ,从而达到强化金属基体的目的。申玉 田等 [ 10 ]应用原位复合技术制备了 Cu2A l2O3 复合材 料。董晟全等 [ 11 ]用原位合成法制备了纳米 A lN 颗粒 增强铝基复合材料 ,实验发现 ,原位生成的 A lN为纳米 级颗粒 ,尺寸大约是 80 nm,并且均匀分布于基体内。 与基体相比 ,强度和塑性都有较大的提高。通过这种 方法制备金属基纳米复合材料有以下优点 :成本较低 , 颗粒在金属液的内部生成 ,颗粒的表面没有污染 ,基本 上没有界面反应发生 ,颗粒在基体的熔体中热稳定性 好 ,生成颗粒细小 ,可以获得亚微米级的颗粒。缺点 是 :工艺过程要求很严格 ,难控制 ,增强相的成分和体 积分数不容易控制。 (8)块体分散法 首先把增强相颗粒和基体的粉 末在球磨机中与钢球作用均匀混合后 ,压制成块体 ,然 后把块体投入到熔融的金属溶液中。块体分散后 ,增 强相颗粒就会进入到金属基体中 ,从而起到细化颗粒 , 改善综合性能的作用。因为 SiC具有硬度高、蠕变小、 抗氧化、耐腐蚀、热膨胀系数小等特点 ,并且相对于其 他陶瓷体系而言 ,具有较高的断裂韧性和高温强度 ,因 而常被用作金属基复合材料的增强相。A l基体具有 成本低、密度小、导热性好、延展性好等优点。所以本 室选择 SiC颗粒增强铝基复合材料。本实验室使用这 种 方法已经制备出纳米 SiC颗粒增强铝基复合材料 图 2 检验纳米 SiC颗粒是否溶进铝基体中的 X射线图谱 64 REV IEW H otW o rking Technology 2005 N o. 4
《热加工工艺》2005年第4期 综述 见图2)。通过这种方法制备颗粒增强金属基复合材 (1)加Si因下列反应由溶解扩散机制控制, 料,特别是纳米颗粒增强金属基复合材料文献中还没 Al+SC→AlC3+Si 有报道过。利用块体分散法制备复合材料时,成本低,AkC3以细杆状或块状由界面向铝液中生长。界面上 工艺简单,基本没有发现界面反应发生。但是增强相AC3反应层厚度1m)满足扩散抛物线规则:|=k12 颗粒的体积分数不易控制,另外就是纳米颗粒易团聚(式中k为常数,t为时间)。由于Si为界面反应产 (见图3),在混粉的阶段应该注意选择合适的混粉工物,在铝中添加Si可以拟制上述界面反应,但是添加 具和混粉的时间 的S含量过多,也会导致基体的强度和塑性降低。 (2)添加TZ;Nb、V等合金元素现以Ti为 例 Ti+Sc(s→TSy+Tc(s 在上述反应中,Ti可以通过界面反应来改善润湿性。 的含量(量分数)大于05%时,Ti优先与SC反 应生成TC,使AlC3难以生成,可以起到固碳的作用 (3)SC颗粒表面涂覆表面涂覆的目的是避免 200um AlC3的生成,但同时也要考虑SC颗粒涂覆以后与基 图3混粉后A和SC的SHM照片 体铝溶液的润湿性问题。SC表面涂覆通常选择Ni CuAg等,但是这些表面涂覆处理物质虽然能够有效 3制备金属基复合材料时存在的问题的改善SCA之间的润湿性但是同时也会产生一些 及解决方法 脆性相,如Nk、Cu△b2l 金属基复合材料发展至今,一直存在着两个重要 (4)SC颗粒表面氧化处理对SC颗粒进行表 的问题,就是有害的界面反应和颗粒的偏聚问题。这面氧化处理是因为SC颗粒在使用之前容易吸附水 两个问题给复合材料的制备带来很多不利,人们一直分,或者被有机物污染。在制备SC/A复合材料之 在努力寻求解决这两类问题的办法 前,SC颗粒表面氧化处理一方面可以除去有害的吸附 31有害的界面反应问题 物,另一方面还可以在SC颗粒表面形成SD2表面膜, 目前,控制有害界面反应,普遍采取的措施有:它可以改善SC/AL之间的润湿性。这种表面处理的 (1)根据界面反应热力学,选择合适的基体合金成分,方法很简便,但要考虑到SC的高温烧结和SO2层的 避免有害的界面反应发生;(2)选择合适的涂层,保护均匀性问题 增强相颗粒不受基体合金元素的剥蚀;(3)通过可控 (5)优化制备工艺方法和参数界面反应与制备 方式预沉积获得对界面层形貌的某些控制;(4)选择温度、保温及冷却过程的时间等因素有关。如果制备 合适的制备工艺与温度;(5)尽量减少基体和增强相温度越高,停留时间越长,界面反应及作用就会越严 的热接触时间。下面以SC增强A1为例介绍几种常重。因此,在选择制备方法和工艺参数的时候,首先要 用的控制界面反应的方法 考虑制备的温度、高温停留的时间和冷却速度。在保 在采用熔体浸渗、液态及半固态搅拌等低成本工证复合完好的前提下,尽可能的选择低的制备温度,短 艺制备SC颗粒增强AI基复合材料过程中,SC颗粒的高温停留时间,低于反应温度后应该减小冷却速度, 与Al合金熔体之间容易发生界面化学反应。从影响以避免造成大的残余应力,从而影响材料的综合性能。 制备过程方面来看,SC与铝液的润湿性很差,界面化32颗粒偏聚问题 学反应常常能有效的改善润湿性,因而能被用来改进 制备金属基复合材料存在的另一个问题就是颗粒 制备工艺。但是SC颗粒和Al合金熔体之间的界面偏聚的问题。通常采用的常规混合法,混料机的转速 化学反应产物是A↓C3,常对金属基复合材料的性能产极低,约50r/min,输出的能量不足以使粉末发生较大 生不利的影响。因为A↓C3是脆性相,和水可以发生的变形,只是机械的混合在一起,无法实现陶瓷增强相 化学反应,同时严重损害材料的力学性能,使材料易于颗粒进入到基体的粉末中。粉末混合物的均匀性与以 腐蚀,并使基体合金的Si含量增加。为了控制上述有下因素有关:(1)形貌:球形颗粒比其它形状的颗粒易 害化学反应的进行,国内外已经在基体合金化、SC颗混均匀;(2)密度:密度小的颗粒易分布于混合物的上 粒表面处理以及工艺选择参数控制方面都进行了大量部,密度大的颗粒易分布于混合物的下部;(3)粒度 的研究工作。下面介绍几种防止有害界面反应发生的小粒度的颗粒容易分布在大粒度颗粒的间隙中。采用 常用的方法 髙能球磨法可以克服常规混合法的缺陷。髙能球磨法 201994-2010ChinaAcademicJournaleLectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net
(见图 2)。. 通过这种方法制备颗粒增强金属基复合材 料 ,特别是纳米颗粒增强金属基复合材料文献中还没 有报道过。利用块体分散法制备复合材料时 ,成本低 , 工艺简单 ,基本没有发现界面反应发生。但是增强相 颗粒的体积分数不易控制 ,另外就是纳米颗粒易团聚 (见图 3) ,在混粉的阶段应该注意选择合适的混粉工 具和混粉的时间。 图 3 混粉后 A l和 SiC的 SEM照片 3 制备金属基复合材料时存在的问题 及解决方法 金属基复合材料发展至今 ,一直存在着两个重要 的问题 ,就是有害的界面反应和颗粒的偏聚问题。这 两个问题给复合材料的制备带来很多不利 ,人们一直 在努力寻求解决这两类问题的办法。 3. 1 有害的界面反应问题 目前 ,控制有害界面反应 ,普遍采取的措施有 : (1)根据界面反应热力学 ,选择合适的基体合金成分 , 避免有害的界面反应发生 ; (2)选择合适的涂层 ,保护 增强相颗粒不受基体合金元素的剥蚀 ; ( 3)通过可控 方式预沉积获得对界面层形貌的某些控制 ; ( 4)选择 合适的制备工艺与温度 ; ( 5)尽量减少基体和增强相 的热接触时间。下面以 SiC增强 A l为例介绍几种常 用的控制界面反应的方法。 在采用熔体浸渗、液态及半固态搅拌等低成本工 艺制备 SiC颗粒增强 A l基复合材料过程中 , SiC颗粒 与 A l合金熔体之间容易发生界面化学反应。从影响 制备过程方面来看 , SiC与铝液的润湿性很差 ,界面化 学反应常常能有效的改善润湿性 ,因而能被用来改进 制备工艺。但是 SiC颗粒和 A l合金熔体之间的界面 化学反应产物是 A l4 C3 ,常对金属基复合材料的性能产 生不利的影响。因为 A l4 C3 是脆性相 ,和水可以发生 化学反应 ,同时严重损害材料的力学性能 ,使材料易于 腐蚀 ,并使基体合金的 Si含量增加。为了控制上述有 害化学反应的进行 ,国内外已经在基体合金化、SiC颗 粒表面处理以及工艺选择参数控制方面都进行了大量 的研究工作。下面介绍几种防止有害界面反应发生的 常用的方法 : ( 1 )加 Si 因下列反应由溶解 2扩散机制控制 , A l + SiC→A l4C3 + Si A l4 C3 以细杆状或块状由界面向铝液中生长。界面上 A l4 C3 反应层厚度 l( nm)满足扩散抛物线规则 : l = kt 1 /2 ( 式中 k为常数 , t为时间 ) 。由于 Si为界面反应产 物 ,在铝中添加 Si可以拟制上述界面反应 ,但是添加 的 Si含量过多 ,也会导致基体的强度和塑性降低。 (2) 添加 Ti、Zr、Nb、V 等合金元素 现以 Ti为 例 , Ti + SiC( s) →TixSiy + TiC( s) 在上述反应中 , Ti可以通过界面反应来改善润湿性。 Ti的含量 (质量分数 )大于 0. 5%时 , Ti优先与 SiC反 应生成 TiC,使 A l4 C3 难以生成 ,可以起到固碳的作用。 (3) SiC颗粒表面涂覆 表面涂覆的目的是避免 A l4 C3 的生成 ,但同时也要考虑 SiC颗粒涂覆以后与基 体铝溶液的润湿性问题。SiC表面涂覆通常选择 N i、 Cu、Ag等 ,但是这些表面涂覆处理物质虽然能够有效 的改善 SiC /A l之间的润湿性 ,但是同时也会产生一些 脆性相 ,如 N iA l3、CuA l2 [ 12 ]。 (4) SiC颗粒表面氧化处理 对 SiC颗粒进行表 面氧化处理是因为 SiC颗粒在使用之前容易吸附水 分 ,或者被有机物污染。在制备 SiC /A l复合材料之 前 , SiC颗粒表面氧化处理一方面可以除去有害的吸附 物 ,另一方面还可以在 SiC颗粒表面形成 SiO2 表面膜 , 它可以改善 SiC /A l之间的润湿性。这种表面处理的 方法很简便 ,但要考虑到 SiC的高温烧结和 SiO2 层的 均匀性问题。 (5) 优化制备工艺方法和参数 界面反应与制备 温度、保温及冷却过程的时间等因素有关。如果制备 温度越高 ,停留时间越长 ,界面反应及作用就会越严 重。因此 ,在选择制备方法和工艺参数的时候 ,首先要 考虑制备的温度、高温停留的时间和冷却速度。在保 证复合完好的前提下 ,尽可能的选择低的制备温度 ,短 的高温停留时间 ,低于反应温度后应该减小冷却速度 , 以避免造成大的残余应力 ,从而影响材料的综合性能。 3. 2 颗粒偏聚问题 制备金属基复合材料存在的另一个问题就是颗粒 偏聚的问题。通常采用的常规混合法 ,混料机的转速 极低 ,约 50 r/m in,输出的能量不足以使粉末发生较大 的变形 ,只是机械的混合在一起 ,无法实现陶瓷增强相 颗粒进入到基体的粉末中。粉末混合物的均匀性与以 下因素有关 : (1)形貌 :球形颗粒比其它形状的颗粒易 混均匀 ; (2)密度 :密度小的颗粒易分布于混合物的上 部 ,密度大的颗粒易分布于混合物的下部 ; ( 3)粒度 : 小粒度的颗粒容易分布在大粒度颗粒的间隙中。采用 高能球磨法可以克服常规混合法的缺陷。高能球磨法 《热加工工艺 》 2005年第 4期 综 述 65
EVIEW HotW orking Techno logy 2005Na 4 的球磨机转速高达120~200r/min,可以使形貌不规参考文献 则的陶瓷增强相颗粒变为近球形。颗粒的粒度也可以「崔岩.碳化硅颗粒増强铝基复合材料的航空航天应用[Jμ材料工 由几十微米变为亚微米。与此同时,还可以获得更均 程,2002,(6):36 匀的增强体颗粒的分布。因此,高能球磨法由于转速 [2]Lee Kon Bae, Kwon, Hoon hterfacal reacton in SC /Al camposete fabricated by pressureless imfiltration[J] Scripta Materalia, 1997, 很高,输出的能量足以使粉末发生大的塑性变形和破 36(8):84785 碎増强体颗粒,冋时借助钢球表面冷焊层产生、脱落过[3]袁广江,章文峰,王殿斌,等.Sc颗粒増强铝基复合材料制备及机 程的反复进行,从而实现了改变增强体颗粒的形貌、控 加工性能的研究[复合材料学报,200017(2):3841 制增强体颗粒的粒度以及改善增强体颗粒分布的均匀4]李明伟,韩建民,李卫京,等,搅拌铸造Sen/a10复合材料孔隙 性。樊建中用高能球磨的方法制备出B2Cp/A1复 率的研究[J]北方交通大学学报,2004,28(1):100-103 合粉末。验证了高能球磨法的确可以克服金属基复合5]张雪囡,耿林,郑镇洙,等.S和纳米Sn混杂增强铝基复合材 料的制备与评价[J1中国有色金属学报,2004,14(7):1101 材料中存在的颗粒偏聚问题 另外,解决制备颗粒增强金属基复合材料的颗粒「6]程晓敏,周世权,方华斌.A厶O颗粒增强铝基复合材料的半圊态 偏聚问题,可以使用电磁波震荡、机械震荡、超声波震 搅熔复合[J中国有色金属学报,2001,11(6):1009-1012 荡等方法分散粉体,用搅拌的方法分散颗粒在溶液中7 rewwurquπ olten Metals Sire MMCs, aMCs, UJ Advane 的分布。 8]张建云华小珍,周贤良陶瓷粒子增强铝基复合材料制取新工艺 4结束语 及其磨损性能[J]机械工程材料,1996,20(4):2628 9]肖永亮,李亚利,梁勇,等纳米SC颗粒增强铝基复合材料研究 颗粒增强金属基复合材料已经受到世界各国的许 [J]金属学报,1996,32(6):65862, 多研究机构和生产部门的广泛重视。目前国内许多的101申玉田,崔春翔,孟凡斌,等高强度高导电率CuAO3复合材 研究工作还停留在实验室阶段,没有真正的投入到生 料的制备[J]金属学报,1999,35(8):88892 产阶段中去,并且在研究的广度和深度上也具有一定11董晟全郭水春,李高宏,等纳米AN颗粒增强铝基复合材料的 的局限性。随着分析方法的不断进步,制备成本的不 制备与力学性能研究[J热加工工艺,2002,(3):4347 [12]郭建,沈宁福.SC颗粒增强Al基复合材料中有害界面反应的控 断降低和制备工艺的不断成熟,相信会有越来越多、越 制[J材料科学与工程,2002,20(4):605608 来越好的制备工艺可以制备出综合性能更好的颗粒增13]樊建中,桑吉梅,张永忠,等铝基复合材料增强体颗粒分布均匀 强金属基复合材料,达到先进国家的水平。 性的研究[J]金属学报,1998,34(11):1199-1204 行业动态 年将设立再生金属专项,继续支持再生金属业的示范项目,推 动我国再生金属业的技术进步和提升再生装备水平,实现产业 我国有色金属要走“再生”路 的跨越式发展。 国家发改委环境和资源综合利用司副司长周长益在召开 重集团加速开拓铸锻设备国际市场 的“第四届再生金属国际论坛”上提出,我国矿产资源短缺日益 严重,有色金属需求量有增无减。今后,我国应大力发展再生 由中国一重集团公司与VAI(奥钢联)合作出口比利时 金属业有色金属产量的增长应转变到以再生有色金属产量增 CAR NOX钢厂的1700m连铸机弯曲段及铸流导向段设备, 长为主的轨道上来。 最近一次全部通过外方专家出厂前各项检测。整套产品由 近年来,我国有色金属产量快速增长。1983年我国有色金台扇型段、4台弯曲段、支承框架等组成,总计300余万美 属产量只有13100002004年达13800001年间增长了截至目前,这是中国一重近五年来一次出口产品数量最多 10倍,是世界第一生产大国。但是我国又是有色金属矿产十分 笔合同金额最高、制造周期最短的成套产品。 匮乏的国家,中国有色金属工业协会副会长王恭敏说,目前我 中国一重近两年来不断加强与国外著名大公司合作,实施 国探明储量中,铜矿只够7年开采,铅矿为6至7年,铝土矿也船出海戕略,扩大出口。先后与德马克奥钢联等国际 不足30年。我国很快将面临无矿可采的严峻局面,资源严重名公司建立了长期稳定合作关系,呈现对外出口金额连年递增 短缺已经成为有色工业发展的桎梏 态势,2004年直接出口合同金额960万美元。中国一重在同国 目前我国再生有色金属发展已经初具规模,2003年产量外著名公司合作的过程中,其综合制造能力产品质量、管理水 2500整个有色金属总产量的20%相当于1987年我平也都稳步提高,特别是培养锻炼了一批高素质、懂国际规则 国有色金属的总产量 的专业技术人员和管理人员。目前,一重正逐步提高产品的外 再生有色金属业是循环经济的重要领域,周长益向记者介销比例加快国际化步伐 绍说,国家发改委今年开始在国债资金中设立了资源综合利 (中国工业报) 用国债专项资金”,已两次组织专家论证,审定了一批项目。明 201994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.ne
的球磨机转速高达 120～200 r/m in,可以使形貌不规 则的陶瓷增强相颗粒变为近球形。颗粒的粒度也可以 由几十微米变为亚微米。与此同时 ,还可以获得更均 匀的增强体颗粒的分布。因此 ,高能球磨法由于转速 很高 ,输出的能量足以使粉末发生大的塑性变形和破 碎增强体颗粒 ,同时借助钢球表面冷焊层产生、脱落过 程的反复进行 ,从而实现了改变增强体颗粒的形貌、控 制增强体颗粒的粒度以及改善增强体颗粒分布的均匀 性。樊建中 [ 13 ]用高能球磨的方法制备出 B4 Cp /A l复 合粉末。验证了高能球磨法的确可以克服金属基复合 材料中存在的颗粒偏聚问题。 另外 ,解决制备颗粒增强金属基复合材料的颗粒 偏聚问题 ,可以使用电磁波震荡、机械震荡、超声波震 荡等方法分散粉体 ,用搅拌的方法分散颗粒在溶液中 的分布。 4 结束语 颗粒增强金属基复合材料已经受到世界各国的许 多研究机构和生产部门的广泛重视。目前国内许多的 研究工作还停留在实验室阶段 ,没有真正的投入到生 产阶段中去 ,并且在研究的广度和深度上也具有一定 的局限性。随着分析方法的不断进步 ,制备成本的不 断降低和制备工艺的不断成熟 ,相信会有越来越多、越 来越好的制备工艺可以制备出综合性能更好的颗粒增 强金属基复合材料 ,达到先进国家的水平。 参考文献 : [ 1 ] 崔岩. 碳化硅颗粒增强铝基复合材料的航空航天应用 [J ]. 材料工 程 , 2002, (6) : 3261 [ 2 ] Lee Kon Bae, Kwon, Hoon. Interfacial reaction in SiCp /A l composete fabricated by p ressureless infiltration [ J ]. Scrip ta. Materialia, 1997, 36 (8) : 84728521 [ 3 ] 袁广江 ,章文峰 ,王殿斌 ,等. SiC颗粒增强铝基复合材料制备及机 加工性能的研究 [J ]. 复合材料学报 , 2000, 17 (2) : 382411 [ 4 ] 李明伟 ,韩建民 ,李卫京 ,等. 搅拌铸造 SiCp /ZL101复合材料孔隙 率的研究 [J ]. 北方交通大学学报 , 2004, 28 (1) : 10021031 [ 5 ] 张雪囡 ,耿林 ,郑镇洙 ,等. SiCw 和纳米 SiCp 混杂增强铝基复合材 料的制备与评价 [ J ]. 中国有色金属学报 , 2004, 14 ( 7 ) : 11012 11051 [ 6 ] 程晓敏 ,周世权 ,方华斌. A l2O3 颗粒增强铝基复合材料的半固态 搅熔复合 [J ]. 中国有色金属学报 , 2001, 11 (6) : 1009210121 [ 7 ] AndrewW urquhart. MoltenMetals SireMMCs, CMCs, [J ]. Advanced Materials and p rocesses, 1991, (7) : 252291 [ 8 ] 张建云 ,华小珍 ,周贤良. 陶瓷粒子增强铝基复合材料制取新工艺 及其磨损性能 [J ]. 机械工程材料 , 1996, 20 (4) : 262281 [ 9 ] 肖永亮 ,李亚利 ,梁勇 ,等. 纳米 SiC颗粒增强铝基复合材料研究 [J ]. 金属学报 , 1996, 32 (6) : 65826621 [ 10 ] 申玉田 ,崔春翔 ,孟凡斌 ,等. 高强度高导电率 Cu2A l2O3 复合材 料的制备 [J ]. 金属学报 , 1999, 35 (8) : 88828921 [ 11 ] 董晟全 ,郭永春 ,李高宏 ,等. 纳米 A lN 颗粒增强铝基复合材料的 制备与力学性能研究 [J ]. 热加工工艺 , 2002, (3) : 432471 [ 12 ] 郭建 ,沈宁福. SiC颗粒增强 A l基复合材料中有害界面反应的控 制 [J ]. 材料科学与工程 , 2002, 20 (4) : 60526081 [ 13 ] 樊建中 ,桑吉梅 ,张永忠 ,等. 铝基复合材料增强体颗粒分布均匀 性的研究 [J ]. 金属学报 , 1998, 34 (11) : 119921204. 行业动态 我国有色金属要走“再生 ”路 国家发改委环境和资源综合利用司副司长周长益在召开 的“第四届再生金属国际论坛 ”上提出 ,我国矿产资源短缺日益 严重 ,有色金属需求量有增无减。今后 ,我国应大力发展再生 金属业 ,有色金属产量的增长应转变到以再生有色金属产量增 长为主的轨道上来。 近年来 ,我国有色金属产量快速增长。1983年我国有色金 属产量只有 1 310 000 t, 2004年达 13 800 000 t, 11年间增长了 10倍 ,是世界第一生产大国。但是我国又是有色金属矿产十分 匮乏的国家 ,中国有色金属工业协会副会长王恭敏说 ,目前我 国探明储量中 ,铜矿只够 7年开采 ,铅矿为 6至 7年 ,铝土矿也 不足 30年。我国很快将面临无矿可采的严峻局面 ,资源严重 短缺已经成为有色工业发展的桎梏。 目前 ,我国再生有色金属发展已经初具规模 , 2003年产量 2 570 000 t,占整个有色金属总产量的 20% ,相当于 1987年我 国有色金属的总产量。 再生有色金属业是循环经济的重要领域 ,周长益向记者介 绍说 ,国家发改委今年开始在国债资金中设立了“资源综合利 用国债专项资金 ”,已两次组织专家论证 ,审定了一批项目。明 年将设立再生金属专项 ,继续支持再生金属业的示范项目 ,推 动我国再生金属业的技术进步和提升再生装备水平 ,实现产业 的跨越式发展。 一重集团加速开拓铸锻设备国际市场 由中国一重集团公司与 VA I(奥钢联 )合作出口比利时 CAR INOX钢厂的 1 700 mm连铸机弯曲段及铸流导向段设备 , 最近一次全部通过外方专家出厂前各项检测。整套产品由 17 台扇型段、4台弯曲段、支承框架等组成 ,总计 300余万美元。 截至目前 ,这是中国一重近五年来一次出口产品数量最多、单 笔合同金额最高、制造周期最短的成套产品。 中国一重近两年来不断加强与国外著名大公司合作 ,实施 “借船出海 ”战略 ,扩大出口。先后与德马克、奥钢联等国际著 名公司建立了长期稳定合作关系 ,呈现对外出口金额连年递增 态势 , 2004年直接出口合同金额 960万美元。中国一重在同国 外著名公司合作的过程中 ,其综合制造能力、产品质量、管理水 平也都稳步提高 ,特别是培养锻炼了一批高素质、懂国际规则 的专业技术人员和管理人员。目前 ,一重正逐步提高产品的外 销比例 ,加快国际化步伐。 (中国工业报 ) 66 REV IEW H otW o rking Technology 2005 N o. 4