SHS法也可以用于制备两种或两种以上化合物的 AI(1)+MeO (s)-Al-Me (1)+Al2O3(s)(7) 混合物,其反应表达式为: 利用这种方法可制备A/Al2O3复合材料 (4) 日本名古屋大学中田博道等人2利用一种新工艺 如:wo2+3B→WB+B2O3等; 方法制备A/TC颗粒增强型复合材料。首先将Al-T合 MeXm+ Me'+X'-MeX'n+Me/Xx (5) 金升至1473~1673k,把预热后的SC颗粒搅拌到合金 如:MoO3+2A+2Si→MoSi2+Al2O2等 液中去,由于TC的标准生成自由能MG比SC的小,因 在80年代末期,人们又利用SHs法制备金属基复 此,在AI-Ti合金液中有如下的反应产生 合材料,主要用于制备A/TB2、Cu/TiB2、Ni/TiB2等,其 Al-Ti (1)+SiC (s)-Al-Si (1)+TiC (s)(8) 主要工艺过程为:将几种粉末如A粉,Ti粉、B粉按照 这时合金液中就有TC颗粒形成。利用这种方法可以制 定的比例混合均匀,压制成一定形状的预制块,置于备A1S/Tc复合材料 高压情性气氛的反应腔中,用钨丝作为点火源,点火源 原位反应复合法近几年来在我国发展较快,中科院 的温度是由电源的电流来决定,当达到燃烧的温度时 金属研究所马宗义等人开发了真空热压反应法制备 燃烧波就逐渐向前推移直到燃烧结束,这样就可以得到Au/Tm2复合材料,其力学性能能优异北京航空材料研 复合材料的毛坯 究所和哈尔滨工业大学共同开发了接触反应法制备 2.4其它方法 A1基复合材料,这种方法把粉末冶金与铸造有机地结 日本名古屋大学小桥真等人用金属元素还原氧合起来,把颗粒形成与熔炼融为一体,制备的复合材料 化物,制备金属氧化物颗粒增强型金属基复合材料。它力学性能优异 co、SnO2、Zno、c2O3等,把它们中间的一种氧化物3原位反应复合法制备复合材料的力学性能 (MeO)搅拌到铝合金溶液中,在一定的温度下,氧化物 (MeO)存在如下的化学平衡: 利用原位反应复合法可制备A基、Ni基、Ti基复 Me0-- Me2+-+02 (6) 合材料,其增强相有TB2、TC颗粒等,增强相的尺寸可 控制在0,1~3.0μm范围内,微细的颗对基体具有弥 由于A}+与O3的亲合能力比M+与O的亲合能力散强化作用,从而使复合材料的室温和高温力学性能都 强,这时A+与O2-形成A2O3,其化学反应式为: 有进一步的提高。如表1所示 表1不同工艺方法制备A基复合材料的力学性能 增强相尺小体积分数 合金制备方法|增强相类型 考文献 (%) (MPa) XD法 13] 热压反应法 TiBa 323 接触反应法 000 343· 94.7 Al-ACu [15] 0.75Mg 5.6i接触反应法 1.5 256.3 237.4 5.0 由图估计值 4展望 金属基复合材料,在同等条件下,其力学性能一般都高 于强制法制备的复合材料。为了降低金属基复合材料的 原位反应复合法是一种新型的复合工艺,其工艺简成本,获得较高力学性能的复合材料,原位反应法将是 便,成本低,它一出现便得到了材料科技工作者的高度种最佳的选择。但是由于原位反应复合法的研究才刚 重枧。它利用化学反应在基体内部生成增强相并与基刚开始,其制备工艺还有待于完善,其元素间在基体中 体原位复合,克服了强制法增强相表面污染、增强相与相互反应的热力学和动力学的机理、微细增强相的形成 基体间界面反应等主要弱点。利用原位反应复合法制备 (下转第42页) 1995年11期 o1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.alLrightsreservedhttp://www.cnki.netS H S 法 也 可 以 用 于 制 备 两 种 或 两 种 以 上 化 合 物 的 混 合物 , 其 反 应 表达 式 为 : A I ( l) + M e O ( s ) ~ A I 一 M e (l) 十 A 12 0 s ( s ) ( 7 ) M eX m + Y ~ M e y n + YX K (4 ) 如 : w o 3 + 3 B ~ W B + B Z o 。 等 ; M e X m + M e ‘ + X ‘ ~ M e X ‘ n 十 M e , X ‘ ( 5 ) 如 : M o o 3 + Z A I + 2 5 1~ Mos i: + A 一2 0 : 等 。 在 8 0 年代 末期 , 人 们 又 利 用 S H S 法 制 备金 属 基复 合材 料 , 主 要 用 于 制备 A I / T 沮 2 、 e u / T IB Z 、 N i / T ie Z 等 , 其 主 要 工艺 过程 为 : 将几 种 粉末 如 AI 粉 , Ti 粉 、 B 粉 按照 一 定的 比 例 混 合均 匀 , 压 制成 一定 形 状的 预制 块 , 置于 高压 惰性 气氛 的反 应 腔 中 , 用 钨丝 作 为点 火源 , 点 火源 的温 度是 由电源 的 电流来 决 定 , 当达 到 燃 烧 的温 度 时 , 燃 烧 波就 逐渐 向前 推 移直 到燃 烧 结束 , 这样 就 可 以 得到 复合 材料 的 毛 坯 。 2 . 组 其它 方法 日本 名 古 屋大 学 小 桥 真[l ’〕等 人 用 金 属 元 素还 原 氧 化物 , 制 备金 属 氧 化物 颗 粒增 强 型 金属 基 复合 材料 。 它 的基 本 原 理 是 : 利 用 其 自由能 高 于 A1 2 0 3 的 氧 化 物 如 Cu o 、 S n o Z 、 z n o 、 C r 2 0 。 等 , 把它 们 中间 的一 种氧 化物 (M e o ) 搅拌 到 铝 合 金溶 液 中 , 在 一定 的温 度下 , 氧化 物 (M e o ) 存 在如 下 的化学 平 衡 : 利 用这 种方 法 可制备 Al / A1 2 0 : 复合 材 料 。 日 本名 古 屋 大学 中 田 博道 等人[1 ’〕利 用 一种 新 工 艺 方 法制 备 Al / TI C 颗 粒增 强 型 复合 材料 。 首先 将 Al 一 Ti 合 金 升 至 1 4 7 3 一 1 6 7 3 k , 把 预 热后 的 Si c 颗粒 搅拌 到 合金 液 中去 , 由于 TI C 的标 准生 成 自 由能 八G 比 Si c 的小 , 因 此 , 在 Al 一 Ti 合金 液 中有如 下 的反 应 产 生 : A I 一 T i ( I ) + S IC ( s ) ~ A I 一 5 1 ( l ) + T IC ( s ) ( 8 ) 这 时合金 液 中就有 Ti c 颗 粒形 成 。 利用 这种 方法 可 以 制 备 Al 一 Si / TI C 复合 材料 。 原 位反 应 复合法 近几 年 来在 我 国 发 展较快 , 中 科院 金 属 研 究 所 马 宗 义 等 人 [8] 开发 了真 空 热 压 反 应 法 制 备 Al / TI B Z 复合 材料 , 其 力学 性 能能 优异 。 北 京 航空 材料 研 究 所 和 哈 尔 滨工 业 大 学 [9j 共 同 开 发 了接 触 反 应 法 制 备 Al 基 复合 材 料 , 这 种 方 法把 粉 末 冶 金与 铸 造 有机 地 结 合起 来 , 把颗 粒形 成与熔 炼 融为 一体 , 制 备 的复 合材 料 力学 性能 优异 。 3 原 位反 应 复合 法 制 备 复合 材 料 的 力 学性 能 M e O ~ M e Z + + 0 2 - (6 ) 由于 A1 3+ 与 以 一 的 亲 合 能 力 比 M e 2+ 与 以 一 的 亲 合 能 力 强 , 这 时 A1 3 + 与 以 一 形 成 A1 2 o 3 , 其 化 学反 应式 为 : 利用 原位 反 应 复合 法可 制备 Al 基 、 Ni 基 、 Ti 基 复 合材 料 , 其增 强相 有 TI B : 、 Ti c 颗粒 等 , 增 强相 的尺 寸 可 控 制在 0 . 1 一 3 . 0 协m 范 围 内 , 微细 的 颗 对 基 体 具 有 弥 散强 化作 用 , 从 而使 复合 材料 的 室温 和 高 温力 学性 能 都 有进 一步 的提 高 。 如表 1 所 示 。 表 1 不同 工艺 方 法制备 Al 基 复合 材料 的 力学性 能 制备 方法 增 强 相 尺寸 体积 分数 a b a o . 2 6 E ( u m 、 ( 叱 、 (乳门P 月 、 (入弓p 月 、 ( 叱 ) (G P a 、 增 强相 类 型 A l X D 法 T IB Z 0 . 3 5 2 0 3 3 4 2 3 5 7 1 3 1 仁1 3 ) 热 压 反应法 T iB Z 2 0 3 2 3 . 23 0 . 7 . [ 8 〕 接触 反应 法 T IC 0 . 29 2 0 3 4 3 书 28 4 怪 7 价 9 4 . 7 〔1 4 j X D 法 T iB Z 0 . 3 5 1 0 4 5 0 4 3 0 2 由图估计值 4 展 望 原 位反 应复 合 法是 一 种 新型 的复 合工 艺 , 其工 艺 简 便 , 成 本低 , 它 一 出 现便 得到 了 材料科 技 工作 者 的 高 度 重 视 。 它利 用化 学反 应 在基体 内部 生 成 增 强 相 , 并 与基 体 原位 复合 , 克 服 了 强制 法增 强相 表 面污 染 、 增强 相 与 基 体 间 界面 反 应 等 主要 弱 点 。 利用 原位 反 应 复 合法 制备 · 1 0 · 金 属 基复 合材 料 , 在 同等 条 件下 , 其 力学 性 能 一 般 都高 于 强 制法 制备 的复 合材 料 。 为 了降低 金属 基复 合材 料的 成 本 , 获得 较高 力 学性 能的 复合 材料 , 原 位反应 法 将是 一 种最 佳 的选 择 。 但 是 由于 原 位反 应 复 合 法的研 究 才刚 刚 开 始 , 其 制备 工 艺还 有待 于 完 善 , 其 元 素间在 基体 中 相 互 反 应 的热 力学和 动 力学 的机 理 、 微 细增 强相 的形 成 (下 转 第 4 2 页 ) 1 9 9 5 年 1 1 期