与传统环氧板材料相比

液态金属搅拌铸造法是利用传".将增强颗粒直接加人到基体金属熔体中，通过搅拌使颗粒均匀地分散在液态金属中，然快后道铸成特定形状的.或简单浇铸成锭坯经过挤压、轧制等二次加工制备工件，完成金属基复合材料制备的方法。该方法通常用来制备颗粒增强的金属基复合材料。随着增强颗粒的加人，金属熔体性变大，不利于颗粒的分散，因而该方法不适合制备高体积分数的复合材料。易在搅拌过程中均匀混合在液态金属中。因此，该方法也不适于制备连续纤维增强的液态金属搅拌铸造法借助传统的金属铸造设备即可完成，工艺简单，成本低，适合大规模产.是工业制备颗粒增强金属基复合材料的主要方法。

在波态金属搅拌工艺过程中,由于增强颗粒的团聚.沉淀以及增强颗粒与金属基体润湿性较差，颗粒较难在金属基体中均勾分散:强烈的搅拌容易造成金属熔体的氧化和大量空气的吸人。该方法最关键的问题是颗粒在金属基体中的均匀分散及金属的氧化防护。主要措施

(1)在金属熔体中添加合金元素:某些合金元素可以降低金属熔体的表面张力，改善液态金属与陶瓷颗粒的润湿性。例如在铝熔体中加人钙、镁、锂等元素可以明显降低熔体的表面张力，提高铝熔体对陶瓷颗粒的润湿性,有利于陶瓷颗粒在熔体中的分散，提高其复合效率。

(2)颗粒表面处理:比较简单有效的方法是对颗粒进行高温热处理，使有害物质在高温下挥发、脱除。有些颗粒，如SiC,在高温处理过程中发生氧化,在表面生成SiO2薄层,可以明显改善熔融铝合金基体对颗粒的润湿性，也可以通过电镀、化学镀等方法使陶瓷颗粒表面改性，从而改善润湿性。

(3)环氧板过程的气氛控制:由于液态金属氧化生成的氧化膜阻止金属与颗粒的混合和润湿，吸人的气体又会造成大量的气孔，严重影响复合材料的质量，因而要采用真空或惰性气体保护来防止金属熔体的氧化和吸气。

(4有效的搅拌:强烈的搅动可使液态金属以高的剪切速度流过颗粒表面、能有效改善金属与颗粒之间的润湿性，促进颗粒在液态金属中的均勾分布。通常采取高速旋转的机械搅拌或超声波搅拌来强化搅拌过程。

(5)箱短凝固时间:由于增强顺粒与金凤熔体密度不同，在停止搅拌后及浇人到铸型的凝目过程中会发生增强频粒的。上浮成下沉现象,造成增强颗粒的分布不均勾、因面需要减少搅非后的停留时间及缩短凝固时间来避免增强额粒在金属基体中的分布不均匀。

(6)选择适当的铸造工艺，因固体颗粒的加人，熔体的流动性显著降低、充型能力不好，一般采用挤压铸造、液态模锻等工艺比较合适。

金属揽拌铸造法根据工艺特点及所选用的设备差异,可分为旋涡法、杜拉肯(Duralon)法

旋涡法的主要工序有基体金属熔化、除气不、颗粒预处理、搅拌金属复合、浇注、冷却凝固以及脱模等。旋涡法的主要工艺参数为搅拌速度(一般控制在500~1 000 r/min)，搅拌街的交脂指怀i明法限路体金属液 相续以上100 心，顺粒加人速度。 找拌器通常为

另外，也可以采用电磁搅拌及电磁机械复合搅拌的方法制备颗粒增强金属基复合材料。(2)杜拉青(uralcon)法该方法是20世纪80年代中期由Alcon公司研究开发的一种无旋涡搅拌法，主要用于制备颗粒增强铝镁、锌基复合材料。该方法与旋涡法的主要区别:基体金属熔化精炼与通过搅拌加人颗粒分别在不同装置中进行,不仅可使每种设备的复杂程度降低,而且可以适应大生产规模;搅拌金属熔体和加人颗粒是在真空或保护气氛下进行的，避免了金属氧化和吸气。这种方法现已成为工业规模的生产方法。

杜拉肯法的主要工艺过程:将熔炼好的金属熔体注人可抽真空或有惰性气体保护并能保温的搅拌炉中,加人颗粒增强体,搅拌器在真空或充氩气条件下进行高速搅拌，颗粒在金属熔体内分布均匀后，浇铸获得颗粒增强金属基复合材料产品。其搅拌器由主、副两种搅拌器组成。主搅拌器具有同轴多桨叶旋转速度高的特点,可在1 00~2 500 r/min范围内变化。高速旋转对金风培体和颗粒起剪切作用，使细小的颗粒均匀分散在熔体中,并与金属基体润湿复的期刷抵排器沿坩据壁领慢旋转，转速小于100 /in起着消除旋涡和将姑附在坩埚壁上搅拌过程中金属熔体保持在一一定温度， 般以高于 钱按鹊，力底 提井时间通常为 20 mi左右， 搅扑案的形状结 构批并理限和覆度:根据基体合金的成分颗粒的含量和大小等因素确定。

与传统环氧板材料相比,定向凝固共晶环氧板材料有以下优点:①由于第二相是在凝固过程中结晶析出的,界面结合良好,结合强度高,有利于载荷的传递,同时避免了传统环氧板材料的界面润湿、反应等问题;②由于两相是在高温接近平衡条件下缓慢生长而成的,两相界面能低,具有很好的热稳定性;③通过控制工艺参数,使得增强体分布均匀,且避免了传统环氧板材料制备过程对增强体的损害。

定向凝固共晶环氧板材料界面结合良好，在接近共晶熔点的高温下仍能保持高的强度、良好的抗疲劳和抗蠕变性能但其生产周期长,生产成本很高，主要用于高温条件下对性能要求很高的高温结构部件如航空发动机叶片等。常用的基体金属为镍基和钴基合金。该方法也存在很多不足:①为了确保控制微观组织，需要非常慢的凝固速度:②合金体系的选择限制很大，只有共晶或偏晶系的合金才有可能;③对增强材料的体积分数有很大限制,体积分数高时第二相呈片层状而不是纤维状，对环氧板材料性能不利等。

反应自生成法是指环氧板材料的增强相(通常为颗粒)在制备过程中通过与加人的相应元素发生反应或合金熔体中的某种组分与外加元素或化合物之间的化学反应原位生成，制备金属基环氧板材料的方法。该方法的基本原理:根据材料的设计要求，选择适当的反应剂(气相、液相或粉末固相)，在适当的温度下,通过元素之间或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,从而强化金属基体。公

与传统环氧板材料相比，反应自生成环氧板材料具有以下优点:①自生增强相是在金属基体中原位生长的热力学稳定相,有利于高温下环氧板材料性能的保持;②增强体表面无污染，界面干净,结合牢固;③通过合理选择反应元素(或化合物)可有效地控制原位反应生成增强体的种类、大小、分布及体积分数;④可省去单独合成、处理和加入增强体的工序,增强体在基体中分布均匀,工艺简单,成本低等。

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