江苏大学学报自然科学版) 第24卷 Mgli基复合材料 (4)基体材料的种类 L.3.3挤压反应铸造法 原位增强体相的种类受化学反应的控制,增强 该工艺将合金液挤压渗透到预制件中,使合金体一般局限于目前的类型.而基体材料也局限于有 液中的合金元素在高温作用下与预制件中的某一组限的几种,对其他基体材料研究得很少.因此应根 元发生化学反应,产生新的增强相,从而达到强化基据实际应用的不同需要,开发出更多不同类型的复 体的目的.在此工艺中,由于增强相的形成与液态合材料 金属的挤压成形同时进行,因此,材料组织致密,生 产效率高,但材料中增强相的数量和种类又由于工 [参考文献 艺条件而受到了很大的限制 [1]吴人洁,复合材料[M].天津:天津大学出版社, 1.4液-液反应 2000 80年代美国St公司申请了合金混合工艺2 Munir Z A. Sy nthesis of High Temperature Materals be ( Mixalloyprocess)的美国专利.即液-液反应法,这 Self propagating Combustion Mehod[ J].$ Am Ceram 种方法是将含有某一反应元素(如Ti)的合金液与 Soc Bull.1988.67(2):342-349 [3]王湘,王立人,李福群,等,原位TiZA43复合材 含有另一反应元素(如B的合金液,同时注入一个 料的制备和摩擦磨损性能[J.矿冶工程,200020 具有搅拌和保护气氛的恒温反应池中,使二元素发 生充分的化学反应,随后将反应后的混合液铸造成[41 Kozak m j, Premkumar M K. Emerging Technology 形或快速喷射沉积,便获得所需的MMCs.例如,Z. for the INsitu Pro duction of MMCs[J]. JOM, 1993, 45 Liu等人利用FeTi和FeC合金液之间的反应,制 备了 TiC/Fe复合材料1 [5 Munir Z A. Method for Synt hes izing Refactory Inorganic Compounds J]. Inter J SHS, 1992. 1(3): 235 2发展方向 [6 Bruphacher J M. Rapid Sol idificat ion of Metal- Second Phase Composites[ P]. U S Patent: 4836982. 19 原位反应法发展到现在己有多种方法,各种方7] Li guobin, Wu jianjun, Guo Quanhai, et al. Reaction Thermodynam ies and Kineries on Insitu ALO, Cu 法的优缺点已在介绍方法的同时予以阐述.原位反 应法制备MMCs的研究一直到20世纪80年代才 Composites[J]. Trans Nonferrous Met Soc China. 999.93):617-622 在世界范围内广泛开展.尽管研究时间短,其工艺 [8]严学华,蒋宗宇,孙少纯,原位反应CA复合材料的 研究已取得了很大的进展.然而也正是因为时间 反应机理分析[J].江苏大学学报(自然科学版) 短,尚存在一些有待进一步研究的问题 2002,23(2 )工艺结合 [9]朱和国,吴申庆,王恒志,等.AlTi和Al2O3增强铝基 当前国内反应制备MMCs主要局限于制备增 复合材料的XD合成[.中国有色金属学报,2001,11 强体颗粒生成后的铸态MMCs,与其他工艺结合较 (1):147-150 少.而铸态组织中可能存在一些气孔等缺陷,通过10朱正吼,葛振炎易风A2O/A1复合材料反应生成 后续加工如挤压等可有效地减少或消除这些缺陷, 技术[J兵器材料科学与工程,1998,21(2) 从而使组织和性能得到明显改善 [11 Wood J V. Properties of Readively Cast Aluminium (2)增强体均匀化 TiB, Alloys[ J]. Mater Sci Tech, 1993(9): 833 原位颗粒形成以后,在铸造过程中常会偏析于[12张树瑜柴跃生原位TB2颗粒增强铝基复合材料形 枝晶间隙或晶粒边界,对材料组织和性能产生不良 成机制及转变动力学[J上海金属,2002.24(4):14 影响,因而必须进一步研究合理的均匀化工艺 [13]孙继兵,李国彬,崔春翔,等.外加20%SiO2原位生成 (3)反应机理的研究 陶瓷相增强铝基复合材料显微组织及相组成的硏究 原位反应决定MMCs中增强相的组成,只有在 [.兵器材料科学与工程,2002,25(4):10-13 某一体系的原位反应机理研究充分的基础上,才能 [14孙继兵,李国彬,崔春翔,等原位自生成陶瓷相增强 有效地控制MMCs的组成及组织结构,并减少有害 铝基复合材料的研究[J.河北工业大学学报,2000 产物的含量.因此,其反映机理的研究一开始就受 29(6):93-96 到了利研人员的高度重视 emic Journal Electronic P2 oczak Mr. kumar ks,In Sit是gM g-Li 基复合材料 [ 24]
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3 挤压反应铸造法 该工艺将合金液挤压渗透到预制件中, 使合金 液中的合金元素在高温作用下与预制件中的某一组 元发生化学反应, 产生新的增强相, 从而达到强化基 体的目的
在此工艺中, 由于增强相的形成与液态 金属的挤压成形同时进行, 因此, 材料组织致密, 生 产效率高, 但材料中增强相的数量和种类又由于工 艺条件而受到了很大的限制
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4 液- 液反应 80 年代, 美国 Sutek 公司申请了合金混合工艺 ( Mixalloyprocess) 的美国专利
即液- 液反应法, 这 种方法是将含有某一反应元素( 如 T i) 的合金液与 含有另一反应元素( 如 B) 的合金液, 同时注入一个 具有搅拌和保护气氛的恒温反应池中, 使二元素发 生充分的化学反应, 随后将反应后的混合液铸造成 形或快速喷射沉积, 便获得所需的 MM Cs
例如, Z. Liu 等人利用 Fe-Ti 和 Fe-C 合金液之间的反应, 制 备了 TiC
Fe 复合材料 [ 25]
2 发展方向 原位反应法发展到现在已有多种方法, 各种方 法的优缺点已在介绍方法的同时予以阐述
原位反 应法制备 MM Cs 的研究一直到 20 世纪 80 年代才 在世界范围内广泛开展
尽管研究时间短, 其工艺 研究已取得了很大的进展
然而也正是因为时间 短, 尚存在一些有待进一步研究的问题
( 1) 工艺结合. 当前国内反应制备 MMCs 主要局限于制备增 强体颗粒生成后的铸态 M MCs, 与其他工艺结合较 少
而铸态组织中可能存在一些气孔等缺陷, 通过 后续加工如挤压等可有效地减少或消除这些缺陷, 从而使组织和性能得到明显改善
( 2) 增强体均匀化. 原位颗粒形成以后, 在铸造过程中常会偏析于 枝晶间隙或晶粒边界, 对材料组织和性能产生不良 影响, 因而必须进一步研究合理的均匀化工艺
( 3) 反应机理的研究. 原位反应决定 MM Cs 中增强相的组成, 只有在 某一体系的原位反应机理研究充分的基础上, 才能 有效地控制 MMCs 的组成及组织结构, 并减少有害 产物的含量
因此, 其反映机理的研究一开始就受 到了科研人员的高度重视
( 4) 基体材料的种类. 原位增强体相的种类受化学反应的控制, 增强 体一般局限于目前的类型
而基体材料也局限于有 限的几种, 对其他基体材料研究得很少
因此应根 据实际应用的不同需要, 开发出更多不同类型的复 合材料
[ 参 考 文 献] [ 1 ] 吴人洁
复合材料[ M]
天津: 天津大学出版社, 2000
[ 2 ] Munir Z A. Sy nthesis o f High Temperature Materals be Sel-f propag ating Combustion Method[ J]
S Am Ceram Soc Bull, 1988, 67( 2) : 342- 349. [ 3 ] 王 湘, 王立人, 李福群, 等
原位 T iCp
ZA43 复合材 料的制备和摩擦磨损性能[ J]
矿冶工程, 2000, 20 ( 3) : 71- 73. [ 4 ] Koczak M J , Pr emkumar M K . Emerging Technology for the In-situ Pro duction of MMCs[J] . JOM, 1993, 45 ( 1) : 44. [ 5] Munir Z A. Method for Synthesizing Refactory Inorganic Compounds[J] . Inter J SHS, 1992, 1( 3) : 235. [ 6 ] Bruphacher J M . Rapid Solidification o f Metal- Second Phase Composites[ P] . U S Patent : 4836982, 1989. [ 7 ] Li Guobin, Wu Jianjun, Guo Quanhai, et al. Reaction Thermodynamics and Kinerics on In- situ Al 2O3
Cu Composites [ J] . Trans Nonferrous Met Soc China, 1999, 9( 3) : 617- 622. [ 8] 严学华, 蒋宗宇, 孙少纯
原位反应 Cu-Al 复合材料的 反应机理分析 [ J] . 江苏大 学学报( 自然科 学版) , 2002, 23( 2) : 70- 73. [ 9 ] 朱和国, 吴申庆, 王恒志, 等. Al 3 Ti 和 Al 2O3 增强铝基 复合材料的 XD 合成[ J] . 中国有色金属学报, 2001, 11 ( 1) : 147- 150
[ 10] 朱正吼, 葛振炎, 易 风. Al 2O3
Al 复合材料反应生成 技术[J] . 兵器材料科学与工程, 1998, 21( 2) : 37- 41. [ 11] Wood J V . Properties of Reactively Cast Aluminium - TiB2 Alloys[J]
Mater Sci Tech, 1993( 9) : 833. [ 12] 张树瑜, 柴跃生. 原位 TiB2 颗粒增强铝基复合材料形 成机制及转变动力学[ J] . 上海金属, 2002, 24( 4) : 14 - 17. [ 13] 孙继兵, 李国彬, 崔春翔, 等. 外加20% SiO2 原位生成 陶瓷相增强铝基复合材料显微组织及相组成的研究 [ J] . 兵器材料科学与工程, 2002, 25( 4) : 10- 13. [ 14] 孙继兵, 李国彬, 崔春翔, 等. 原位自生成陶瓷相增强 铝基复合材料的研究[J] . 河北工业大学学报, 2000, 29( 6) : 93- 96. [ 15] Koczak M J, Kumar K S. In Sitll Pr ocess for Producing 60 江 苏 大 学 学 报( 自 然 科 学 版) 第 24 卷