【环氧板】过程的气氛控制

金属基环氧板材料--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，原位自生环氧板本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参数有效控制。

液态金属搅拌铸造法是利用传统金属铸造技术,将增强颗粒直接加入到基体金属熔体中，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工件，完成金属基环氧板材料制备的方法。该方法通常用来制备颗粒增强的金属基环氧板材料。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设备即可完成,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。主要措施如下:

(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:由于波态金属氧化生成的氧化膜阻止金属与颗粒的混合和润想，见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，因而要采用真空或情性气体保护来防止金属熔体的氧化和吸气。

界面效应是环氧板材料的特征，是单一材料没有 的特性，对环氧板材料的性能有看重要的形响。界面效应与界面两侧组分材料的浸润性相容性及学性质形态和结合状态有关。总的来讲，环氧板材料的界面效应主要有传递效应、阻断效应、不连续效应、散射和吸收效应以及诱导效应。

(1)传递效应。环氧板材料所受外力一般直接作用到基体 上。界面的传递效应主要是指其将环氧板材料所受外力由基体传递到增强体上，起到基体和增强体的桥梁作用。C/SiC环氧板材料，一般采用热解碳(PyC)作为界面层。界面相的存在可以改变纤维与基体之间的凹凸一凸凹交互啮合状况，进而改变应力传递效果。在滑移过程中界面相厚度的增加可以削弱啮合的强度,进而改变整个环氧板材料强度

(2)阻断效应。适当结合强度的界面可以阻止裂纹扩展,或改变裂纹扩散路径，减缓应力集中，以此增大裂纹扩展所需能量，提高材料强度。颗粒增强和纤维增强环氧板材料中,界面对裂纹的阻断效应示意图。

(3)不连续效应。在界面上产生物理性能的不连续性和界面摩擦的现象，如抗电性、电感应性性、耐热性和磁场尺寸稳定性等，称为不连续效应。对StC/PyC/硼硅酸盐玻璃环氧板材中.PrC界面相的热膨胀系数CTB和两侧材料的CTE存在差异，即CTE是不连续的，界的CFE大小动据体的观余热应力影响较小，面对界面及纤维的观余热应力有较大影明。齿C所AB5JCJ对界面对PrC中切向Corneraee抽向Ax和秘闻

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