第33卷第1期 金属学报 Vol. 33 No. I 997年1月 ACTA METALLURGICA SINICA January I 97 金属基复合材料的现状与展望 吴人洁 (上海交通大学,上海200030) 摘要本文综述了金属基复合材料的进展情况,包括其所处地位、现有品种、制备工艺、应用 情况和存在问题.报道了目前本领域的研究热点,如:界面问题,凝固过程,一些金属基复合材料 的制备科学以及原位复合工艺等方面的现状,并在此基础上展望发展前景 关键词金属基复合材料,界面原位复合 金属基复合材料在60年代末才有较快的发展,是复合材料一个新的分支,目前尚远不如 高聚物基复合材料那样成熟,但由于金属基复合材料比高聚物基复合材料耐温性有所提高,同 时具有防燃,不吸湿、高导电与导热使用时不释放气体等特点,所以仍具备发展的必要性.2) 1进展现状 金属基复合材料基本上可分为连续纤维增强、非连续体增强(包括颗粒、短纤维和晶须)和 叠层复合三类.所用的基体金属包括A,Mg,Ti等轻金属及其合金、高温合金以及金属间化 合物等,也有少量以钢、铜、锌、铅为基体.连续增强体主要有碳及石墨纤维、碳化硅纤维(包括 钨芯及碳芯化学气相沉积丝)和先驱体热解纤维、硼纤维(钨芯)、氧化铝纤维、不锈钢丝和钨丝 等,非连续增强体中短纤维常用氧化铝(含莫来石和硅酸铝)纤维,颗粒则有碳化硅、氧化铝、氧 化锆、硼化钛、碳化钛和碳化硼等,而晶须类主要为碳化硅、氧化硅以及最近开发的硼酸铝、钛 酸钾等晶须.用以上的各种基体和增强体虽可组成大量金属基复合材料的品种,但实际上只 有极少几种有应用前景,多数仍处在研究开发阶段,甚至也有不少品种目前尚看不到其应用前 景 金属基复合材料的复合工艺比高聚物基复合材料相对复杂和困难.这是由于金属熔点较 高,需要在高温下操作,同时不少金属对增强体表面的润湿性很差,甚至不润湿,加上金属在高 温下很活泼,易与多种增强体发生反应针对这些情况,目前虽然已发展出不少复合工艺(,但 各自仍存在一定的问题常用的复合工艺可分以下三类 1.1扩散粘结法 对于颗粒、晶须等增强体可以采用成熟的粉末冶金法,即把增强体与金属粉末混合后冷压 或热压烧结,也可以用热等静压的工艺.对于连续增强体则较复杂,需先将纤维进行表面涂层 以改善它与金属的润湿性并起到阻碍与金属反应的作用,再浸入液态金属制成复合丝,最后把 复合丝排列并夹入金属薄片后热压烧结.对于难熔金属则用等离子喷涂法把金属喷射在纤维 幸收稿日期:1996-06-07 本文通讯联系人:吴人洁,教授、上海(200030)上海交通大学复合材料研究所 o1994-2012ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cr金 属 学 报







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第
卷 第 期月


年 金属基复合材料的现状与展望 ’ 吴 人洁
上海交通大学 , 上海

摘 要 本文 综述 了金 属 基复合材料 的进 展 情况 , 包括 其所 处 地位 、 现有 品种 、 制备工艺 、 应 用 情况 和 存 在问 题 报 道 了 目前本领域 的研究 热点 , 如
界 面 问题 , 凝 固过程 , 一些 金属 基复合材料 的 制备科学以 及 原位复合工 艺等方 面 的现状 , 并在此基 础 上 展望 发展 前景 , 关键词 金 属基复合材料 , 界面 , 原位复合 金 属基复合材料在
年代末才有较快 的发展 , 是 复合材料一个新的分支 , 目前尚远不 如 高聚物基复合材料那样成熟 , 但由于金 属基复合材料比高聚物基复合材料 耐温性有所 提高 , 同 时具有防燃 、 不 吸 湿 、 高导 电与导 热 、 使用 时不释放 气体等特点 , 所 以 仍具备发展 的必 要性〔’ ,
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进展现状 金属基复合材料基本上 可分为连 续纤 维增强 、 非连续体增强
包 括颗粒 、 短纤 维和晶须
和 叠层 复合三类
所用 的基体金 属 包括
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等轻金属 及其合金 、 高温合金 以 及 金 属 间化 合物等 , 也有少 量以钢 、 铜 、 锌 、 铅为基体
连续增强体主 要有碳及石 墨纤维 、 碳化硅纤 维
包括 钨芯及碳 芯化学气相 沉积丝
和先驱 体热解纤 维 、 硼 纤维
钨芯
、 氧化铝纤 维 、 不 锈钢丝和钨丝 等 , 非连续增强 体中短纤维常用氧化铝
含莫来石 和硅酸 铝
纤 维 , 颗 粒则有碳化硅 、 氧化铝 、 氧 化错 、 硼 化钦 、 碳化钦和碳化硼 等 , 而 晶须 类主要 为碳化硅 、 氧化硅 以及 最近 开发 的硼 酸铝 、 钦 酸钾等晶须
用 以 上 的各种 基体 和增 强 体虽 可 组成大 量金 属基复 合材料 的 品种 , 但实 际上 只 有 极少 几种 有应 用前景 , 多数仍处 在研究开 发阶段 , 甚至 也有 不少 品种 目前 尚看不到 其应用 前 景
金属基复 合材料 的复 合工艺 比高聚物基复 合材 料相 对复 杂和 困难
这 是由于 金属 熔点 较 高 , 需要 在高温 下操作 , 同时不少金 属对增强体表面的润湿性很 差 , 甚 至不 润湿 , 加上 金属在高 温 下很活泼 , 易与多种增强体发生 反应
针对 这些情况 , 目前虽 然 已发展 出不少复合工 艺 〔, 〕 , 但 各 自仍存在一定 的问题
常用 的复合工艺可分以下 三类

扩散粘结法 对于颗粒 、 晶须等增强体可 以 采用 成熟的粉末冶金法 , 即把增强体与金 属粉末混合后冷压 或热压烧结 , 也可 以 用热等静压 的工艺
对 于 连续增 强 体则较 复杂 , 需 先将纤维进行表 面涂层 以 改善它与金属 的润 湿性并起到阻 碍与金属反 应 的作用 , 再浸人 液态 金属制成复合丝 , 最后把 复 合丝 排列并 夹人金 属薄 片后 热压 烧结
对 于 难熔 金属 则用 等离子 喷涂法 把金 属 喷射在 纤维
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本文通讯联系人
吴人洁 , 教授 , 上海



上 海交通大学复合材料研究 所