材料的特殊制備方法

會(huì)計(jì)學(xué)1材料的特殊制備方法第一章、快速凝固技術(shù)2TechnologyofRapidSolidification在比常規(guī)工藝過(guò)程中快得多的冷卻速度下，金屬或合金以極快的速度從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程。第1頁(yè)/共51頁(yè)凝固與

結(jié)晶鑄件尺寸米、厘米

液態(tài)金屬凝固時(shí)間:時(shí)、分

冷卻速度≦102

C/S尺寸毫米、微米

液態(tài)金屬凝固時(shí)間:秒

冷卻速度104～109C/SRS第一節(jié)、快速凝固（RS）的技術(shù)特點(diǎn)大型砂型鑄件/鑄錠凝固冷速：10-6~10-3℃/S中等鑄件/鑄錠冷速:10-3~100℃/S薄壁鑄件/壓鑄件/普通霧化冷速:100~102℃/SNS第2頁(yè)/共51頁(yè)1960年美國(guó)加州理工學(xué)院Duwez等人，一種特殊的熔體急冷技術(shù)，首次使液態(tài)合金107℃/S冷卻凝固發(fā)現(xiàn)：原本共晶系的Cu-Ag合金中出現(xiàn)了無(wú)限固溶的連續(xù)固溶體Ag-Ge合金系中出現(xiàn)了新的亞穩(wěn)相；共晶Au-Si(XSi=25%)合金凝固為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)（金屬玻璃）4粗晶組織偏析組織RS過(guò)程得到均勻的

金相組織時(shí)/空條件

不具備往往生成

亞穩(wěn)相RS過(guò)程非平衡凝固過(guò)程微晶RS過(guò)程晶體合金

又稱第3頁(yè)/共51頁(yè)1.快速凝固能達(dá)到的冷卻速度：快凝104～109C/S常規(guī)102C/S2.可以制備非晶態(tài)合金材料超細(xì)合金（晶粒尺寸達(dá)m~nm級(jí)）制備出的材料優(yōu)點(diǎn)（如非晶態(tài)材料）高強(qiáng)度、高硬度和剛度好塑、韌性高耐蝕性高電阻率、高導(dǎo)磁率、低磁損晶粒非常細(xì)小，

成分均勻，

空位、位錯(cuò)密度大，形成新的亞穩(wěn)相因?yàn)?第4頁(yè)/共51頁(yè)實(shí)現(xiàn)液態(tài)金屬的快速凝固兩途徑：（1）傳統(tǒng)的急冷快速凝固過(guò)程；（2）深過(guò)冷熔體的快速凝固。兩種不同的凝固機(jī)制：（1）在急冷和深過(guò)冷條件下晶體大量形核并快速長(zhǎng)大，

而且一些在平衡或近平衡凝固條件下不可能出現(xiàn)

的亞穩(wěn)相得以形成；（2）當(dāng)冷卻足夠快或過(guò)冷十分大時(shí)，通常情況下的晶

體形核與長(zhǎng)大受到抑制，從而形成非晶或準(zhǔn)晶相。6第5頁(yè)/共51頁(yè)第二節(jié)、快速凝固方法氣槍法旋鑄法表面熔化與自淬火法。霧化法常用方法第6頁(yè)/共51頁(yè)81.氣槍法(guntechnique)將熔融的合金液滴在高壓（>50atm）惰氣流的突發(fā)沖擊作用下，射向用高導(dǎo)熱率材料（常為純銅）制成的急冷襯底上，由于極薄的液態(tài)合金與襯底緊密相貼，因而可獲得極高的冷卻速度（>107C/S），這樣得到的是一塊多孔的合金薄膜，其最薄厚度<0.5~1.0m第7頁(yè)/共51頁(yè)92.旋鑄法(chillblockmelt-spinning)將熔融的合金液自坩堝底孔射向一高速旋轉(zhuǎn)的、以高導(dǎo)熱率材料制成的輥?zhàn)颖砻?，輥面運(yùn)動(dòng)的線速度很高（>30~50m/s）液態(tài)合金的輥面上凝固成一條很薄的帶子（厚度可小至15～20m），條帶在凝固時(shí)與輥面緊密相貼，冷速可達(dá)106~107C/S可獲連續(xù)、致密的合金條帶是制取非晶態(tài)合金條帶普遍采用的一種方法。第8頁(yè)/共51頁(yè)103.工件表面熔化與自淬火法(surfacemeltingandselfquenching)用激光或電子束掃描工件表面，使表面極薄層的金屬熔化，熱量由下面基底金屬迅速吸收，使表層（<10m）在很高的冷速下（108C/S）重新凝固?？稍诖蟪叽绻ぜ砻娅@得快速凝固層，是一種具有工業(yè)應(yīng)用前景的技術(shù)。第9頁(yè)/共51頁(yè)114.霧化法(atomization)普通霧化法：冷速<102~103C/S。為快冷采取冷卻介質(zhì)強(qiáng)制對(duì)流，使合金液在N2、Ar、He等氣體的噴吹下，霧化凝固為細(xì)?；蚴轨F化后的合金在高速水流中凝固。另一種霧化法：將熔融的合金射向高速旋轉(zhuǎn)（表面線速度100m/s）的銅制急冷盤上，在離心力的作用下，合金液霧化凝固成細(xì)粒向周圍散開(kāi)，通過(guò)安裝在四周的氣體噴嘴噴吹惰性氣體以加速冷卻。該法制得合金顆粒尺寸一般為10~100m，在理想條件下可達(dá)到106C/S的冷速第10頁(yè)/共51頁(yè)第三節(jié)、凝固理論的實(shí)際應(yīng)用舉例細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒Hall-Petch公式：：材料的屈服強(qiáng)度d:晶粒直徑、K是兩個(gè)與材料有關(guān)的常數(shù)d降低，材料強(qiáng)度提高、塑韌性好。第11頁(yè)/共51頁(yè)13具體方法：(1)增大過(guò)冷度

抑制晶體生長(zhǎng)速率，提高形核率更顯著即：提高形核率/生長(zhǎng)速率比值，從而晶粒細(xì)化。

細(xì)化結(jié)晶晶粒途徑：

(1)提高形核率

(2)抑制晶體的長(zhǎng)大速率。(2)變質(zhì)處理向金屬液態(tài)中加入一些細(xì)小的形核劑（孕育劑或變質(zhì)劑），作為非均勻形核的基底，使晶核數(shù)大量增加，晶粒顯著細(xì)化。第12頁(yè)/共51頁(yè)14（3）振動(dòng)、攪拌（機(jī)械法、電磁法、超聲波法）在澆鑄和結(jié)晶過(guò)程中～，可顯著細(xì)化晶粒。因?yàn)椋?/p>

A.～能向金屬液體中輸入額外能量，增大能量起伏，提

供形核所需形核功。

B.～可使枝晶碎斷，增大晶粒數(shù)量。如：Al或Al合金中加少量Ti、Zr；鋼中加Ti、Zr、V；向金屬或合金液體中加入同種固體顆?？稍黾哟罅恐苯幼鳛榻Y(jié)晶核心的固相；

可提高冷卻速度，增大過(guò)冷度。第13頁(yè)/共51頁(yè)第二章、機(jī)械合金化15MechanicalAlloying在冷態(tài)下，組成元素的金屬粉末通過(guò)反復(fù)變形、冷焊、剝落并伴有擴(kuò)散，最終達(dá)到合金化的過(guò)程。是使人工加入的第二相高度均勻分散的先進(jìn)粉末冶金工藝。第14頁(yè)/共51頁(yè)第一節(jié)、MA的原理和機(jī)制兩種以上的金屬粉和中間合金，在高能球磨機(jī)中球磨一定時(shí)間后，便可得到合金粉末。1.冷焊：很早以前就發(fā)現(xiàn)，極平的、純凈的金屬表面在冷態(tài)

下加壓可焊接在一起，此現(xiàn)象在焊接學(xué)上叫～。2.MA過(guò)程的機(jī)制：

塑性金屬粉末在球的碾壓、沖擊下發(fā)生形變，并以十分純凈的表面彼此接近到原子作用力的距離，于是在球表面產(chǎn)生冷焊層。與此同時(shí)脆性粉末被破碎，與反應(yīng)產(chǎn)物質(zhì)點(diǎn)一起被擠進(jìn)冷焊層。一定厚度的冷焊層由于不斷的加工硬化又從球表面脫落，接著被破碎、冷焊。如此反復(fù)并伴隨擴(kuò)散過(guò)程，最終達(dá)到合金化。16第15頁(yè)/共51頁(yè)第二節(jié)、機(jī)械合金化工藝要求和參數(shù)1、工藝要求（1）使氧化物達(dá)到最佳分布狀態(tài)

（2）合金組元的基本合金化

（3）較高的出粉率2、工藝參數(shù)（1）原料粉的性質(zhì)原料冷焊性塑性MA實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散激活能Q≈20Ts（Q：激活能，Ts：熔點(diǎn)）D=Aoexp(-Q/RT)（D：擴(kuò)散系數(shù)）

Q越小越易擴(kuò)散，所以熔點(diǎn)高而塑性低的金屬冷焊性就差。17第16頁(yè)/共51頁(yè)W、Mo、Cr、Fe、Ni、Cu的冷焊性依次增強(qiáng)。所以在MA過(guò)程中使用的原料粉末中，必須有適當(dāng)比例的塑性金屬粉，否則不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械合金化。

冷焊過(guò)于強(qiáng)烈并不可取，反而會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的粘料現(xiàn)象，一旦發(fā)生，MA過(guò)程也就終止。（2）原料粉的粒度

尤其是脆性材料，不僅會(huì)延長(zhǎng)合金化時(shí)間，而且粉末粒度大于磨球咬合角時(shí)，將不能被破碎，就不能實(shí)現(xiàn)機(jī)械合金化。

一般脆性粉的粒度控制在200目以下，對(duì)冷焊性較差的W、Mo粉應(yīng)控制在200～300目之間。篩網(wǎng)目數(shù)是指篩網(wǎng)每平方英寸的孔數(shù)（3）高能球磨機(jī)中介質(zhì)對(duì)冷焊的作用

液體介質(zhì)使塑性粉的冷焊性喪失，因?yàn)橐耗し恋K了原子間的擴(kuò)散。氧化性介質(zhì)使不斷露出的純凈表面氧化，嚴(yán)重的阻止冷焊。

機(jī)械合金化應(yīng)避免濕磨且常用氬氣為介質(zhì)。18第17頁(yè)/共51頁(yè)（4）球料比和球磨時(shí)間球料比和球磨時(shí)間的增加促進(jìn)了合金化，前者更重要。球料比過(guò)大，冷焊會(huì)相當(dāng)強(qiáng)烈，形成的永久性冷焊層很難

剝落。所以要將合金化和出粉率適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合起來(lái)。解決原則：利用冷焊又要控制冷焊，特別是初期的冷焊。（5）在不同高能球磨機(jī)上，工藝參數(shù)相同但冷焊程度不同球磨機(jī)轉(zhuǎn)速高，溫升大，導(dǎo)致冷焊嚴(yán)重；反之冷焊輕微不利于合金化。19第18頁(yè)/共51頁(yè)第三節(jié)、機(jī)械合金化的重要設(shè)備1、高能球磨機(jī)：又稱攪拌球磨機(jī)。立、臥式（1）帶水冷套的圓柱形桶（或底椎形圓桶）

高度和直徑比約為2/1（2）攪拌棒（垂直攪拌棒帶橫臂，減速器，動(dòng)密封，裝料口

和抽氣口）。攪拌速度80～300r/min（3）磨球：粉料隨球螺旋上升，在攪拌軸處下降，循環(huán)混合。桶、棒、球有冷焊層的保護(hù)，無(wú)需擔(dān)心雜質(zhì)污染，但用于

破碎時(shí)，必須考慮污染問(wèn)題。2、破碎效率球的位能單位時(shí)間內(nèi)碰撞次數(shù)20第19頁(yè)/共51頁(yè)第20頁(yè)/共51頁(yè)N=42.4/D1/2N：臨界轉(zhuǎn)速

D：滾筒直徑（1）使用大直徑（10～100mm）磨球則急劇的減少碰撞

點(diǎn)，因此破碎效率是有限的。（2）而高能球磨機(jī)的破碎則依賴球的動(dòng)能和擠壓力，幾

乎沒(méi)有臨界轉(zhuǎn)速的限制。（3）可采用小直徑（6～10mm）磨球，碰撞點(diǎn)多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)

超過(guò)普通球磨。22第21頁(yè)/共51頁(yè)第三章、復(fù)合材料的制備Preparationofcomposites23第22頁(yè)/共51頁(yè)1、基本概念：是由兩種或兩種以上的物理和化學(xué)性質(zhì)不同

的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。2、特點(diǎn)：其各組分材料雖然保持相對(duì)獨(dú)立，但其性能卻不

是組分材料性能的簡(jiǎn)單加和，而有重大改進(jìn)。3、基體：復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為～。增強(qiáng)材料：以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相。

如：增強(qiáng)纖維、顆粒狀或彌散的填料

兩相間存在相界面。24第一節(jié)、復(fù)合材料的幾個(gè)概念第23頁(yè)/共51頁(yè)1、基本概念：是由兩種或兩種以上的物理和化學(xué)性質(zhì)不同

的物質(zhì)組合而成的一種多相固體材料。2、特點(diǎn)：其各組分材料雖然保持相對(duì)獨(dú)立，但其性能卻不

是組分材料性能的簡(jiǎn)單加和，而有重大改進(jìn)。3、基體：復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，稱為～。增強(qiáng)材料：以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中的分散相。

如：增強(qiáng)纖維、顆粒狀或彌散的填料

兩相間存在相界面。25第一節(jié)、復(fù)合材料的幾個(gè)概念第24頁(yè)/共51頁(yè)1、命名（1）增強(qiáng)材料名稱+基體材料名稱+“復(fù)合材料”

如：玻璃纖維和環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成的復(fù)合材料“玻璃纖維環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料”簡(jiǎn)：增材/基材+“復(fù)合材料”如：“玻璃/環(huán)氧復(fù)合材料”第二節(jié)、復(fù)合材料的命名和分類（2）有時(shí)為突出增強(qiáng)材料和基體材料，視強(qiáng)調(diào)的組分不同如：“玻璃纖維復(fù)合材料”，“環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料”

碳纖維和金屬基體構(gòu)成的復(fù)合材料叫“金屬基復(fù)合材料”

或“碳/金屬?gòu)?fù)合材料”

碳纖維和碳構(gòu)成的復(fù)合材料叫“碳/碳復(fù)合材料”第25頁(yè)/共51頁(yè)2、常見(jiàn)分類方法（1）按增強(qiáng)材料的形態(tài)分類：連續(xù)纖維復(fù)合材料

短纖維復(fù)合材料

粒狀填料復(fù)合材料

編織復(fù)合材料（2）按增強(qiáng)纖維種類分：

玻璃纖維復(fù)合材料

碳纖維復(fù)合材料

有機(jī)纖維復(fù)合材料（如芳香族聚脂胺纖維）

金屬纖維（如鎢絲、不銹鋼絲等）

陶瓷纖維（如Al2O3纖維、SiC纖維、B纖維等）

兩種或兩種以上纖維增強(qiáng)同一基體制成的復(fù)合材料稱為

混雜復(fù)合材料。27第26頁(yè)/共51頁(yè)（3）按基體材料分類：金屬基復(fù)合材料

無(wú)機(jī)非金屬基復(fù)合材料

聚合物基復(fù)合材料

（4）按材料作用分類：結(jié)構(gòu)復(fù)合材料

功能復(fù)合材料

智能復(fù)合材料（5）同質(zhì)復(fù)合材料：增強(qiáng)材料和基體材料屬于同種物質(zhì)的復(fù)

合材料，如C/C復(fù)合材料。

異質(zhì)復(fù)合材料：前述的多屬此類。

28第27頁(yè)/共51頁(yè)第三節(jié)、復(fù)合材料的性能29復(fù)合材料是多相材料的復(fù)合，其共同特點(diǎn)：

（1）可綜合發(fā)揮各種組合材料的優(yōu)點(diǎn)，使一種材料具多種性能。

如：玻璃增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，有類似鋼材的強(qiáng)度

和塑料的介電性和耐腐蝕性。

（2）可按性能的需要進(jìn)行材料的設(shè)計(jì)和制造

（3）可制備所需的任意形狀的產(chǎn)品，可避免多次加工工序。

如：可避免金屬產(chǎn)品的鑄造、切削、磨光等工序。第28頁(yè)/共51頁(yè)1、聚合物基復(fù)合材料（PMC）的主要性能

（1）比強(qiáng)度大，比模量大

（2）耐疲勞性能好。30（3）減震性好。材料振動(dòng)阻尼很高。

（4）過(guò)載時(shí)安全性好。

少數(shù)纖維斷，載荷重新分配，構(gòu)件在短期內(nèi)不至于失去承載能力。

（5）具有多種功能性：

a.可制成具有較高比熱、熔融熱和汽化熱的材料，以吸收高溫?zé)g

時(shí)的大量熱能；

b.有良好的摩擦性能；

c.高度的電絕緣性能；

d.耐蝕性能；

e.特殊的光、電、磁學(xué)性能。（6）有很好的加工工藝性金屬材料疲勞突發(fā)聚合物基復(fù)材疲勞界面能阻止裂紋擴(kuò)展第29頁(yè)/共51頁(yè)2、金屬基復(fù)合材料的主要性能

（1）高比強(qiáng)度、比模量

因：基體中加入了適量的高強(qiáng)度、高模量、低密度的纖維、晶須、顆粒等構(gòu)件重量輕、剛性好、強(qiáng)度高（B纖維、C纖維、SiC纖維等）。（2）導(dǎo)熱導(dǎo)電性能

金屬基占高體積分?jǐn)?shù)，仍保持金屬的特性。31高集成度電子器件散熱（3）熱膨脹系數(shù)小，尺寸穩(wěn)定性好

調(diào)節(jié)增強(qiáng)物含量，獲得不同的熱膨脹系數(shù)。

如：石墨纖維/鎂基，當(dāng)纖維含40%時(shí)，熱膨脹系數(shù)為零。零件不變形，對(duì)人造衛(wèi)星構(gòu)件特別重要。超高模量石墨纖維金剛石纖維金剛石顆粒鋁基或銅基導(dǎo)熱率比鋁、銅還高制成集成電路底板和封裝件第30頁(yè)/共51頁(yè)（4）良好的高溫性能

金屬基體的高溫性能比聚合物高很多，增強(qiáng)纖維、晶須、顆粒在高溫下又都具有很高的高溫強(qiáng)度和模量。

（5）耐磨性能好

陶瓷纖維、晶須、顆粒增強(qiáng)的復(fù)合材料具有很好的耐磨性。

（6）良好的疲勞性能和斷裂韌性

取決于增強(qiáng)物與金屬基體的界面結(jié)合狀態(tài)。有效傳遞載荷，阻裂擴(kuò)，KIC

（7）不吸潮、不老化，氣密性好

金屬性質(zhì)穩(wěn)定，組織致密，不老化、不分解、不吸潮等。聚合物基，分解低分子，污染儀器及環(huán)境32第31頁(yè)/共51頁(yè)3、陶瓷基復(fù)合材料的主要性能

陶瓷材料優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度高、硬度大、耐高溫、抗氧化，高溫下

抗磨損性好，耐化學(xué)腐蝕，熱膨脹系數(shù)小，

相對(duì)密度較小。

陶瓷材料缺點(diǎn)：抗彎強(qiáng)度不高，斷裂韌性低，限制了其作為

結(jié)構(gòu)材料的使用。用高強(qiáng)度、高模量的纖維和晶須增強(qiáng)后，其強(qiáng)、韌性大大提高；歐洲動(dòng)力公司航天飛機(jī)C纖維增強(qiáng)SiC基體(1700℃);SiC纖維增強(qiáng)SiC基體(1200℃)(1)保持20℃時(shí)的抗拉強(qiáng)度；

(2)抗壓性能較好；

(3)較高的層間剪切強(qiáng)度；

(4)斷裂伸長(zhǎng)率較一般陶瓷高；

(5)耐輻射效率高；

(6)可有效地降低表面溫度；

(7)有極好的抗氧化、抗開(kāi)裂性能。陶瓷基復(fù)材發(fā)展慢的原因

(1)制備工藝復(fù)雜；

(2)缺少耐高溫的纖維。第32頁(yè)/共51頁(yè)第四節(jié)、各種復(fù)合材料的制備方法一、樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備方法1.手糊工藝（1）基體：a.能在室溫下凝膠、固化，且固化過(guò)程中無(wú)低分子物產(chǎn)生；

b.能配置成粘度適當(dāng)?shù)哪z液；

c.無(wú)毒或低毒且價(jià)廉；

（2）增強(qiáng)材料：采用玻璃纖維及其織物（布?xì)?熱處理、化學(xué)處理/浸潤(rùn)）

（3）脫模劑：薄膜型：如聚脂薄膜，玻璃紙等。

混合溶液型：如聚乙烯醇溶液

蠟型：如多用脫模蠟（美）使用方便，省工省時(shí)。模具準(zhǔn)備涂脫模劑樹(shù)脂膠液配制手糊成型固化脫模后處理檢驗(yàn)制品增強(qiáng)材料鋪在模中澆、刷或噴法加樹(shù)脂使增強(qiáng)材料浸漬橡皮輥或涂刷趕出空氣反復(fù)厚度第33頁(yè)/共51頁(yè)2、模壓成型工藝

對(duì)熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂都適用的纖維復(fù)合材料成型方法。35料的稱量模具預(yù)熱脫模劑涂刷料預(yù)熱和

預(yù)成型裝模壓制脫模打底及

輔助加工檢驗(yàn)成品后處理壓制前準(zhǔn)備壓制混合物入模腔閉模加入熔化壓力充滿模腔第34頁(yè)/共51頁(yè)3、連續(xù)纏繞成型工藝

將浸過(guò)樹(shù)脂膠液的連續(xù)纖維或布袋，按照一定規(guī)律纏繞在回轉(zhuǎn)芯模上，然后在室溫常壓下固化脫模成為增強(qiáng)塑料制品。承受一定內(nèi)壓的中空型容器固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體導(dǎo)彈放熱層和發(fā)射筒壓力容器、大型貯罐近年發(fā)展的異型纏繞技術(shù)復(fù)雜截面形狀的回轉(zhuǎn)體斷面為矩形等不規(guī)則形容器干法纏繞/濕法纏繞芯模：石膏/鋼/鋁/低熔點(diǎn)金屬/低熔點(diǎn)鹽/木材/水泥/石蠟/聚乙烯醇/塑料等第35頁(yè)/共51頁(yè)二、金屬基復(fù)合材料(MMC)制備方法37

液態(tài)法：常用4種方法固態(tài)法：主要擴(kuò)散法和粉末冶金法2種。噴涂沉積法：噴霧共沉積法金屬基：鋁、鈦、鎂、銅、鋼等，增強(qiáng)材料：陶瓷、碳、硼、金屬化合物等關(guān)鍵：基體金屬/增強(qiáng)材料間良好浸潤(rùn)和合適的界面結(jié)合。第36頁(yè)/共51頁(yè)（一）液態(tài)法（常用4種）金屬浸潤(rùn)法（MoltenMetalInfiltration)

使基體金屬呈熔融狀態(tài)，與增強(qiáng)材料浸潤(rùn)結(jié)合，然后凝固成型。

1、常壓鑄造法（conventionalcasting）纖維整體或局部形狀的零件預(yù)制坯澆注模預(yù)熱預(yù)處理液體金屬澆入金屬液滲入纖維

預(yù)制坯并凝固靠重力38第37頁(yè)/共51頁(yè)攪拌直到在

熔體中均布2、液態(tài)金屬攪拌法（MoltenMetalStirring）

主要用于陶瓷顆粒增強(qiáng)金屬?gòu)?fù)合材料的制造。（坩堝）

基體

金屬

旋葉片逐漸加入彌散增強(qiáng)材料復(fù)

合

熔

體

脫

氣鑄

入

模

中1）可采用殼模精密鑄造直接生產(chǎn)零件。

2）也可先鑄成鑄坯，二次加工成型（生產(chǎn)板、管和各

種型材。對(duì)顆粒預(yù)處理，改善金屬對(duì)它的浸潤(rùn)性和顆粒在熔體中分布狀態(tài)。界面狀態(tài)好39第38頁(yè)/共51頁(yè)3、真空加壓鑄造法（VacuumPressureCasting)真空環(huán)境可防止纖維和基體金屬加熱氧化，有利于纖維表面凈化，改善其浸潤(rùn)性，減少?gòu)?fù)合材料和制品中的缺陷。4、擠壓鑄造(SqueezeCasting)該法建立在金屬液態(tài)模鍛基礎(chǔ)上。1）增強(qiáng)材料預(yù)制坯制造過(guò)程2）擠壓鑄造過(guò)程40壓頭加熱器頂桿預(yù)制坯液壓機(jī)復(fù)合材料金屬液加壓使金屬滲透預(yù)制坯高壓下凝固第39頁(yè)/共51頁(yè)（二）固態(tài)法（擴(kuò)散法和粉末冶金法）擴(kuò)散粘結(jié)法（DiffusionBonding）金屬基體為固態(tài)，與增強(qiáng)材料的復(fù)合是在不大的塑性變形情況下，靠較長(zhǎng)時(shí)間、較高溫度和壓力，使組成材料之間接觸界面原子間相互擴(kuò)散粘結(jié)而成。等離子噴涂法

液態(tài)金屬浸漬法

化學(xué)涂復(fù)法把纖維制成預(yù)制品浸漬復(fù)合絲

復(fù)合箔

無(wú)緯帶仔細(xì)處理清洗按一定形狀剪裁按一定比例

和排列方式

疊層封裝

加熱壓制（模中）

（真空、大氣）為使金屬基體能完全充滿纖維間所有間隙，適當(dāng)提高溫度，使金屬有一定的塑性流變。41第40頁(yè)/共51頁(yè)壓制方法熱壓法

（HotPressing)

(HotIsostaticPressing)熱軋法

(HotRolling)熱等靜壓法42第41頁(yè)/共51頁(yè)1）熱壓法滾筒纏繞法把連續(xù)纖維預(yù)制

成帶或復(fù)合絲按一定長(zhǎng)度裁下

交替疊層鋪在金屬箔上

（層間墊入的金屬箔的數(shù)量取決

于材料中纖維體積含量的要求）

放入金屬模中

或封入真空不銹鋼套內(nèi)加熱、

加壓、保持取出，冷卻去封套43第42頁(yè)/共51頁(yè)2）熱等靜壓法用于制造形狀較為復(fù)雜的零件，但設(shè)備費(fèi)用非

常昂貴。以連續(xù)纖維增強(qiáng)鋁管材為例。纖維預(yù)制帶

或復(fù)合絲鋪設(shè)并卷繞在

受熱易變形的薄壁鋼管上

達(dá)需要的厚度套入厚壁

鋼管中兩端焊合抽真空后密封置于高壓容器內(nèi)注入

高壓

惰性

氣體

并加熱借助氣體受熱膨脹，均勻地對(duì)受壓件施加很高的壓力。44第43頁(yè)/共51頁(yè)3）熱軋法預(yù)處理的

纖維、復(fù)合絲或晶須與鋁箔交替排成坯料用不銹鋼薄板包裹夾在兩層不銹鋼薄板間或或加熱或多次

反復(fù)軋制制成

板材

或帶材若采用熱輥軋制

（即對(duì)軋輥進(jìn)行

加熱）可提高

軋制效果45第44頁(yè)/共51頁(yè)粉末冶金法（PowderMetallurgy)是傳統(tǒng)的粉末冶金工藝應(yīng)用于制作復(fù)合材料。金屬粉末+陶瓷顆粒（或晶須，或短纖維）均勻混合入模，

高溫高壓成型易于氧化的金屬

在真空、惰氣中

直接制成構(gòu)件和型材優(yōu)點(diǎn)：

1）致密度高

2）增強(qiáng)材料

分布均勻

3）增強(qiáng)材料的

含量可在較

大范圍內(nèi)變

動(dòng)（