无压渗透法制备铝基复合材料的研究现状.pdf

无压渗透法制备铝基复合材料的研究现状*

王芬林营罗宏杰
(陕西科技大学材料科学与工程学院，咸阳712081)

文摘介绍了当今国内外利用无压渗透法制备铝基复合材料的研究现状及工艺原理，详细归纳总结
了通过此种方法制备的几种典型铝基复合材料的性能、应用与具体工艺过程，并对利用无压渗透法制备铝基
复合材料的研究发展方向作了探讨性总结。
关键词无压渗透法，铝基复合材料性能，应用，工艺过程，发展方向

CurrentStatusofAluminiumMatrixComposites
byPressurelessInfiltrationTechnique

WangFenLinYingLuoHongjie
($haanxiUniversity0fScience＆Technology，Xianyang712081)

AlmtraetThecurrentstatusandtechniqueprincipleofpressurelessinfiltrationtechniqueathomeandabroadaIe

reviewed，andtheproperties，applicationsandactualtechnologicalprocessofseveraltypicalaluminiummatrixc~nposites
madebythiswayarealsopresentedindetail．ThetechnologicalprocessanddevelopmenttrendsofthistechnologyaIealso

s1_】l卫nMIred．
KeywordsPressurelessinfiltrationtechnique，Aluminiummatrixcomposite，Property，Application，
Technologicalprocess，Development

1前言渗入到各种相容的金属及非金属颗粒、晶须和纤维
无压渗透法是美国Ltmxide公司M．K．Ag}lai锄iarI等预制件中(尤其是SiC、A12O3)制备出多成分的复
等人于1989年在直接金属氧化法(D珊0x)工艺基础合材料。从研究现状来看，目前利用无压渗透法所
上发展而来的又一种制备复合材料的新方法⋯1，该法研究的复合材料主要集中在下列几种：SiCD／／复合
使用特殊的渗透气氛(如氮、氩和氢混合气等)，使得材料、B4C／A1复合材料和03／复合材料。
铝液能自动渗入填料预制体中而形成兼有基体和增2无压渗透法制备铝基复合材料的工艺原理
强体综合优良性能的复合材料。无压渗透法充分利用了熔融金属铝液与环境气
无压渗透法因其具有工艺简单、成本低廉、产品氛之间的反应，消耗有限空间内的氧或特殊气氛，在
性能优良、增强体的体积可控等优点[-3J，在短短的增强颗粒间或预制件中形成局部真空，自行生成增
数年内得到了飞速的发展【4-6]，不仅是产品系列得强相的同时使熔融金属的润湿液面不断向未渗透的
到了扩展[7-9]，制备技术也从单体材料的生长拓展区域推进，直至完全渗透u4J。
为基体与预制体的复合技术[m3l，即铝合金熔液实现无压渗透须具备下列条件。

收稿日期：2O03—08—28

I"t国家杰出青年科学基金资助：50(125208
王芬．1959年出生。教授，主要从事特种陶瓷的研究工作
宇航材料工艺2O04年第4期

(1)反应前沿的通道是开放形的，且为毛细管SiC颗粒进行预处理，使其表面生成S层[20J，即将
状。微观通道越大，合金熔液向界面的供应越容易，SiC粉末放在普通箱式电阻炉中高温氧化几个小
渗透也越容易进行。当合金中含有si元素时有助时，使其表面发生如下反应：
于扩大渗透所需的微观通道。2SiC+3o2—2si02+2C0十
(2)要实现无压渗透状态下的自发渗透，必须克
Sio2具有比SiC低的表面能，当SiC颗粒与熔融
服陶瓷颗粒与铝液间的不润湿性，并在毛细管中(或
铝液接触时，Sio2与铝液发生还原反应，生成的Si
通道内)形成局部的真空，造成吸渗的现象。Mg元
熔于铝液，从而促进了铝液向SiC颗粒中的渗透。
素是保证基体与增强体间的润湿与渗透过程顺利进
SiC增强体表面处理的方法还有镀金属涂层，硼砂、
行的必要因素。实验证明，Mg是一种活性元素，将
氟酸盐处理，溶胶一凝胶(S0l—Ge1)处理等。由于热
其加入铝液中，会形成界面处的局部聚集，其高的蒸
氧化法较其他方法简单，故而采用此种方法-2¨。
气压会破坏03层，改变界面处的氧化状态，故而
预制体的成型方法有几种，可以用冷压机将混有
一方面可以降低熔融铝合金的表面张力，另一方面
石蜡的SiC粉末压制成型后进行排腊、烧结，以确保
可以降低固液表面能，使得