【环氧板】过程的控制

金属基环氧板材料一般由金属基体和陶瓷增强相组成，除了金属基体和陶瓷增强体的种类及体积分数，金属基体/陶瓷增强相的界面结构对金属基环氧板材料的性能影响很大。本章前述粉末冶金法、液态金属浸渗法、液态金属搅拌铸造法等传统工艺方法都是通过环氧板外加增强体与金属基体以制备金属基环氧板材料的方法,工艺过程较为复杂。这些工艺方法中增强体与金属基体润湿性差，容易造成界面结合不良,或增强体与金属基体在制备或服役过程中发生化学反应，导致金属基环氧板材料的性能下降。虽然可以通过增强体表面改性、合金元素改性或真空压力辅助等方法缓解或解决这些问题，但组织控制较困难、工艺较复杂、成本较高。针对这些问题，发展了原位自生成法。

原位自生成法是指增强体在金属基环氧板材料的制备过程中在金属基体中原位生成的方法。原位自生成法中增强体可以以共晶的方式从基体中定向凝固析出,称为定向凝固法;也可以通过化学反应生成，称为反应自生成法。与传统外加增强体环氧板材料相比，原位自生环氧板材料中增强体与基体相容性好，界面清洁,结合力强，且增强体尺寸、体积分数可以通过调整工艺参数有效控制。

颗粒的间隙,凝固后制得表面环氧板材料。理在坩场的外径，在离心力作用下金属液体浸渗到增强 

液态金属搅拌铸造法是术,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后浇铸成特定形状的工件，或简单浇铸成锭坯经过挤压、轧制等二次加工制备。

随着增强颗粒的加人，金属熔体黏性变大，不利于颗粒的分散，因而该方法不适合制备高体积分数的环氧板材料。另外,连续纤维不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环氧板材料。液态金属搅拌铸造法借助传统的金属铸造没备即可完成，工艺简单，成本低，适合大规模生产,是工业制备颗粒增强金属基环氧板材料的主要方法。

在液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匀分散: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:某些合金元索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，提高其环氧板效率。(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，

(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,严重影响环氧板材料的质量，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匀分布。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)缩短凝固时间:由于增强颗粒与金属熔体密度不同,在停止搅拌后及浇入到铸型的凝固过程中会发生增强颗粒的上浮或下沉现象，造成增强颗粒的分布不均匀，因而需要减少搅拌后的停留时间及缩短凝固时间来避免增强颗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。

金属搅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(Duralcon)法旋涡法的主要工序有基体金属熔化、除气和精炼、颗粒预处理搅拌金属环氧板、浇注、冷却凝固以及脱模等。

螺旋桨形。另外，也可以采用电磁搅拌及电磁机械环氧板搅持的方法制备颗粒增强金属基环氧板材料。(2)社拉育(Duralcon)法:该方法是20世纪80年代中期由Alcom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、镁锌基环氧板材料。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,通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，加入颗粒增强体，搅拌器在真空或充氩气条件下进行高速搅并，颗粒在金属熔体内分布均匀后，浇铸获得颗粒增强金属基环氧板材料产品。其搅拌器由主、副两种搅并器组 成。主搅拌器具有同轴多桨叶、旋转速度高的特点，可在1000~2 500 r/min范围内变化。高速旋转对金属熔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 合。副搅拌器沿坩埚壁缓慢旋转。转速小于100 /min,起着消除旋涡和将黏附在墙埚壁上 的颗粒刮离并带人到金属熔体中的作用。搅拌过程中金属熔体保持在一定温度，一 般以高于 基体液相线50 C为宜。搅挥时间通常为20 min左右。搅拌器的形状结构搅拌速度和温度是该方法的关键，雪根据基体合金的成分、颗粒的含量和大小等因素确定。

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