碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是由碳化硅和顆粒狀的鋁復(fù)合而成，其中碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(生產(chǎn)綠色碳化硅時需要加食鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫冶煉而成，再和增強(qiáng)顆粒鋁復(fù)合而成。
1、壓力鑄造法
壓力鑄造法制備主要包括顆粒預(yù)制塊的制備和液態(tài)鋁合金在一定壓力下滲入預(yù)制塊中兩部分。SiC 顆粒在復(fù)合材料中分布的均勻性由預(yù)制塊中顆粒分布的均勻程度決定, 并取決于預(yù)制塊的制備工藝。復(fù)合材料的孔隙率和SiCp / Al 界面結(jié)合狀態(tài)則與壓鑄工藝參數(shù)密切 相關(guān)。SiCp / Al 基復(fù)合材料中SiC 顆粒具有不規(guī)則外形并且在基體中均勻分布, 復(fù)合材料中基本沒有 孔隙并且界面結(jié)合狀態(tài)良好 。經(jīng)透射電鏡觀察, 發(fā)現(xiàn)在SiCp / Al 基復(fù)合材料的基體合金中存在較高密度的位錯。在SiCp / Al 基復(fù)合材料中SiC 顆粒的熱膨脹系數(shù)僅是鋁合金的1/ 6 左右, 所以復(fù)合材料從高溫到室溫的冷卻過程中, SiCp / A1 界面處將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。當(dāng)熱應(yīng)力高于基體合金屈服強(qiáng)度時, 基體合金將發(fā)生塑性變形, 使基體合金中產(chǎn)生較高的位錯密度, 基體合金中高密度位錯使基體合金得到強(qiáng)化, 從而進(jìn)一步提升復(fù)合材料的強(qiáng)度。
2、噴射共沉淀法
噴射共沉積法具有增強(qiáng)顆粒分布均勻、沒有嚴(yán)重的界面反應(yīng)、基體組織有快速凝固特征、呈細(xì)小等軸晶形態(tài)等優(yōu)點, 且產(chǎn)率高, 易于制備大件。因而, 該方法與鑄造法和粉末冶金法相比有更大的性能價格比。
3、液態(tài)法
液態(tài)法主要指鑄造法, 該法成本較低, 便于一次形成復(fù)雜工件, 所需設(shè)備相對簡單, 能適應(yīng)批量生 產(chǎn), 是近年來研究較多、發(fā)展較快的復(fù)合材料制備方法。常用的鑄造法有浸滲法( 包括壓力浸滲法和自 浸滲法) 、離心鑄造法、機(jī)械攪拌鑄造法和擠壓鑄造法。其中, 以攪拌鑄造法制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合 材料希望實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。攪拌鑄造法制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是近年來國內(nèi)外研究十分熱門的復(fù)合工藝技術(shù)。
4、半固態(tài)攪熔復(fù)合法
半固態(tài)攪熔復(fù)合法是在金屬合金處于半固態(tài)的, 通過攪拌使增強(qiáng)相顆粒和金屬合金液相互碰撞, 并進(jìn)入到金屬熔體中, 起到顆粒增強(qiáng)的作用。實驗發(fā)現(xiàn), 只要選擇合適的工藝參數(shù)就可以使增強(qiáng) 相顆粒均勻分散在鋁合金中。顆粒預(yù)處理對分布均勻性有顯著影響, 經(jīng)過高溫預(yù)氧化處理的SiC 顆粒與合金基體潤濕性很好, 在半固態(tài)攪熔復(fù)合制備中能有效改顆粒與基體的界面結(jié)合和顆粒分布均勻性。在其他工藝因素一定時, 增強(qiáng)相顆粒粒徑越大, 分布則越均勻; 攪拌速度越低, 顆粒分布越不均勻。當(dāng)增強(qiáng)相的顆粒較小時, 攪拌葉輪的旋向?qū)Ψ植季鶆蛐杂兄匾绊?。與全液態(tài)鑄造法和半固態(tài)鑄造法相比, 采用半固態(tài)攪熔鑄造制備的SiCp / Al 基復(fù)合材料, 其增強(qiáng)相SiC 顆粒分布均勻, 氣孔率較少, 表明半固態(tài)攪熔復(fù)合法是一種較理想的金屬基復(fù)合材料。
