【环氧板】粉末冶金法

粉末冶金法(Powder Metallurgy)是最早开发用于制备环氧板复合材料的工艺方法。该技术主要用于制备非连续增强体增强的环氧板复合材料，包括制备各种颗粒晶须、短切纤维、碳纳米管以及石墨烯等增强的铝、铜、银、钛、高温合金等环氧板或金属间化合物基复合材料，也可用于制备连续纤维增强的环氧板复合材料。粉末冶金法的主要工艺步骤(见图12-1)包括金属(合金)粉末筛分，粉末与增强体均匀混合制得混合粉体，经过压制成型、热压或热等静压致密化等工艺制备锭块胚体,通过二次加工(挤压、锻造、轧制、超塑性成型等)制备零部件，或在致密化过程中净成型直接制备最终产品。

环氧板体粉末与增强材料的均匀混合及防止金属粉末氧化是粉末冶金法的关键工艺环节。金属粉体与陶瓷增强体在粒度、密度和形状方面存在明显差异，在粉末混合的过程中陶瓷粉末容易产生偏聚,混合工艺较难控制，造成陶瓷增强体顺粒分布不均匀。采用纳米粉体为原料制备环氧板复合材料时,不均匀情况尤为明显。为改善粉末的混合情况,尤其是采用纳米粉体为原料时，宜常采用高能球磨方法混合粉体。具体工艺过程如下:①按比例选取初始粉末;②选择球磨装置、球磨罐和磨球材料;③将初始粉末和磨球按-定球料比放人球磨罐;④选择保护性气氛防止金属粉末发生氧化;⑤球磨中磨球与球磨罐壁对粉末的高能碰撞使其经过反复产生冷焊-断裂冷焊过程,经过足够时间形成均匀混合的复合粉末。

粉末冶金法具有以下优点:①由于制备温度低于同类金属材料的铸造法,大大减轻金属与陶瓷的界面反应;②可大范围内精确调整增强体体积分数，且增强体的选择余地较大，可设计性强;③利于增强相与环氧板体的均匀混合(对增强相与环氧板体的密度和润湿性要求不高);④组织致密、细化、均匀,内部缺陷明显改善;⑤产品尺寸精度较好，易于实现少切削、无切削。粉末冶金法也存在以下缺点:①制品往往致密度较差;②高纯金属粉末制备复杂;③成本较高,工艺过程复杂。

近年来,超微粉制备技术、快速冷凝、机械合金化、快速全向压制、高速压制、电磁成形、选择性激光烧结、放电等离子烧结、微波烧结、电场活化烧结、自蔓延烧结和粉末注射成形技术等新技术快速发展,促进了粉末冶金法制备的材料向全致密、高性能方向发展。该方法已成为制备非连续增强环氧板复合材料的成熟技术。

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