下半月出版 Material& Heat Treatment材料热处理技术 金属基复合材料制备技术的进展 关明,常志梁 (太原科技大学村料科学与工程学院,山西太原030024) 摘要:对金属基复合材料的分类及制备方法进行了综述,阐述了国内外该类复合材料的研究现状。提出了目前制 备技术存在的问题和发展方向,并对金属基复合材料的产业化大规模生产提出合理建议。 关键词:金属基复合材料;制备技 中图分类号:TB33 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(2010)16-0093-0 Development on Preparation Process for Metal Matrix Composite GUAN Ming, CHANG Zhiliang College of Materials Science and Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China) Abstract: The latest research achievements and development of the preparing technologies on metal matrix composite are introduced. The problems in the preparation of MMC are summarized. The development directions of MMC are suggested.Moreover, the preparation process for the industrialization of MMC. Key words: metal matrix composite(MMC); preparation process 科学技术的每次迅猛发展,都对材料的性能提1金属基复合材料体系 出了更高、更严和更多的要求,传统的单一材料已经 不能满足社会需求。因此,复合材料作为新材料领 金属基复合材料是采用相应的制备工艺,将不 域的一个重要分支,正日益发展并在许多行业中得同种类、不同形态的陶瓷、非金属增强相分布在金属 到应用叫 基体中而获得的复合材料,按所用金属基体及增强 金属基复合材料( Metal Matrix Composite,MMo 体的不同,使用温度在300~1200℃。它的性能兼备 作为复合材料研究的一个重要代表,是从20世纪了金属基体与增强相的优点,具有高的比强度和比 60年代初发展起来的。国外在研制硼纤维的基础上 刚度、耐高温、耐磨损、横向性能及层间剪切强度 首先发展了硼/铝复合材料,并取得了成功。另外, 高,并具有高的热稳定性和体积稳定性,以及材料的 由于价格较低的碳纤维的迅速发展,至20世纪70可设计性,因而最先在航天领域得到应用。 年代中期研究工作主要集中于碳纤维增强铝,并用 金属基复合材料按使用特点可分为结构复合材 熔融钾钠处理和硼钦涂覆两种工艺解决了纤维与铝料(强度、模量等为主)和功能复合材料(耐磨、导热、 液的浸润问题。近年来,由于金属基复合材料及其 阻尼、屏蔽等);也可按增强体的类别来分类,如连续 增强体的研究不断深入及扩大,出现了碳化硅单丝 纤维增强金属基复合材料和非连续增强金属基复合 粗纤维、束丝纤维、晶须、颗粒和氧化铝长纤维、短纤材料(包括颗粒、晶须和短切纤维等);按金属基体的 维等增强铝基的多种金属基复合材料,并成为当前不同则可分为铝基、镁基、铜基、锌基、钛基、铁基、高 研究工作的中心叫。 温合金基、金属间化合物基及难熔金属基复合材料 本文在阐述金属基复合材料制备方法的基础 等,有时把金属迭层材料也纳入此范畴。金属基复合 上,提出了目前制备技术存在的问题和发展方向 材料的主要体系见文献[3]。 对金属基复合材料的产业化大规模生产提出合理2金属基复合材料的制备工艺 建议。 21液态制备方法 液态金属制备方法是指金属处于熔融状态下与 收稿日期:2010-01-07 固体增强物复合在一起的方法。这一方法的关键技 作者简介:关明(1963-)男,山西太原人,副教授工学硕士,主要研究方 向为金属基复合材料;电话:13803454593 术是有效控制高温下的界面反应及基体的氧化反 E-mail:changzhiliang62(@163.com 应。液态法可用来直接制造复合材料零件,其工艺 《热加工工艺》2010年第39卷第16期 93 S1994-2012chinaAcademicjOurnalElectronicPublishingHouse.Allrightsreservedhttp://www.cnki.net《热加工工艺》 2010 年第 39 卷第 16 期 下半月出版 Material & Heat Treatment 材料热处理技术 科学技术的每次迅猛发展， 都对材料的性能提 出了更高、更严和更多的要求，传统的单一材料已经 不能满足社会需求。 因此， 复合材料作为新材料领 域的一个重要分支， 正日益发展并在许多行业中得 到应用[1]。 金属基复合材料(Metal Matrix Composite，MMC) 作为复合材料研究的一个重要代表， 是从 20 世纪 60 年代初发展起来的。 国外在研制硼纤维的基础上 首先发展了硼 / 铝复合材料，并取得了成功。 另外， 由于价格较低的碳纤维的迅速发展， 至 20 世纪 70 年代中期研究工作主要集中于碳纤维增强铝，并用 熔融钾钠处理和硼钦涂覆两种工艺解决了纤维与铝 液的浸润问题。 近年来， 由于金属基复合材料及其 增强体的研究不断深入及扩大， 出现了碳化硅单丝 粗纤维、束丝纤维、晶须、颗粒和氧化铝长纤维、短纤 维等增强铝基的多种金属基复合材料， 并成为当前 研究工作的中心[2]。 本文在阐述 金属基复合 材料 制 备 方 法 的 基 础 上， 提出了目前制备技术存在的问题和发展方向， 对 金 属 基 复 合 材 料的产业化大规模生产提出合理 建议。 1 金属基复合材料体系 金属基复合材料是采用相应的制备工艺， 将不 同种类、不同形态的陶瓷、非金属增强相分布在金属 基体中而获得的复合材料， 按所用金属基体及增强 体的不同，使用温度在 300～1200℃。它的性能兼备 了金属基体与增强相的优点， 具有高的比强度和比 刚度、 耐高 温、 耐磨损、 横向性能及 层间剪切强 度 高，并具有高的热稳定性和体积稳定性，以及材料的 可设计性，因而最先在航天领域得到应用。 金属基复合材料按使用特点可分为结构复合材 料(强度、模量等为主)和功能复合材料(耐磨、导热、 阻尼、屏蔽等)；也可按增强体的类别来分类，如连续 纤维增强金属基复合材料和非连续增强金属基复合 材料(包括颗粒、晶须和短切纤维等)；按金属基体的 不同则可分为铝基、镁基、铜基、锌基、钛基、铁基、高 温合金基、 金属间化合物基及难熔金属基复合材料 等，有时把金属迭层材料也纳入此范畴。金属基复合 材料的主要体系见文献[3]。 2 金属基复合材料的制备工艺 2.1 液态制备方法 液态金属制备方法是指金属处于熔融状态下与 固体增强物复合在一起的方法。 这一方法的关键技 术是有效控制高温下的界面 反应及基体 的氧化反 应。 液态法可用来直接制造复合材料零件，其工艺 金属基复合材料制备技术的进展 关 明, 常志梁 (太原科技大学 材料科学与工程学院, 山西 太原 030024) 摘 要：对金属基复合材料的分类及制备方法进行了综述，阐述了国内外该类复合材料的研究现状。 提出了目前制 备技术存在的问题和发展方向，并对金属基复合材料的产业化大规模生产提出合理建议。 关键词：金属基复合材料； 制备技术 中图分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1001-3814(2010)16-0093-03 Development on Preparation Process for Metal Matrix Composite GUAN Ming, CHANG Zhiliang (College of Materials Science and Engineering, Taiyuan University of Science and Technology, Taiyuan 030024, China) Abstract：The latest research achievements and development of the preparing technologies on metal matrix composite are introduced. The problems in the preparation of MMC are summarized. The development directions of MMC are suggested. Moreover, the preparation process for the industrialization of MMC is proposed. Key words：metal matrix composite (MMC); preparation process 收稿日期:2010-01-07 作者简介:关明(1963- ),男,山西太原人,副教授,工学硕士,主要研究方 向为金属基复合材料;电话:13803454593; E-mail:changzhiliang62@163.com 93