复合材料制备与加工(1)
复合材料的制备方法与工艺(1-1)
预成形体的制造技术
（1）缝合技术
采用高性能纤维和工业用缝合机将多层二维纤维 织物缝合在一起， 织物缝合在一起，经复合固化而成的纺织复合材 料。 美国的NASA。 美国的NASA。 复合材料机翼，28m长的蒙皮复合材料预成形体 长的蒙皮复合材料预成形体。 复合材料机翼，28m长的蒙皮复合材料预成形体。 缝合超过25mm厚的碳纤维层，缝合速度3000针 缝合超过25mm厚的碳纤维层，缝合速度3000针/ 厚的碳纤维层 分。 相对于同样的铝合金零件重量减少25%， 相对于同样的铝合金零件重量减少25%，成本降 20%。 低20%。
（5） 自动铺放技术
该技术在现代飞机上已经获得广泛应用，并 该技术在现代飞机上已经获得广泛应用， 取得了巨大进展。现有的自动铺叠技术已经 取得了巨大进展。 在速度和准确度上有很大增长，而且计算机 在速度和准确度上有很大增长， 技术对它产生了很大影响，铺叠面积也有所 技术对它产生了很大影响， 增长透用) 长纤维的编织(树脂基复合材料的压挤渗透用)
汽车储气罐
门型纤维编织成形机
碳纤维强化网球拍的成形装置
Beech Starship飞机 飞机 翅膀的成型中使用 高压) 的autoclave (高压 高压 成形
（3） 三维机织
是一种高级纺织复合材料。 是一种高级纺织复合材料。 纺织异型整体织物，如T形、U形、工形、 工形、 纺织异型整体织物， 十字形等型材和圆管等， 十字形等型材和圆管等，还可以创造出许多 新的复杂形状织物。 新的复杂形状织物。
（4） 编织
编织是一种基本的纺织工艺， 编织是一种基本的纺织工艺，能够使两条以 上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构 的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂 的预成形体。 形状的预成形体，但其尺寸受设备和纱线尺 形状的预成形体， 寸的限制。该工艺技术一般分为两类， 寸的限制。该工艺技术一般分为两类，一类 的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。 的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。
复合材料与加工工艺
复合材料可以根据不同的分类标准进行分类，如按组成成分、结构特点、应用领域等。常见的分类包括金属复合 材料、非金属复合材料、陶瓷复合材料、树脂基复合材料等。
复合材料的特性
高强度与高刚度
复合材料具有较高的强度和刚 度，能够承受较大的载荷和压 力。
良好的抗疲劳性能
复合材料的抗疲劳性能较好， 能够承受反复变化的载荷。
芳纶纤维
具有高强度、高模量、低密度、耐高温等特点，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。通过优 化芳纶纤维的制造工艺和表面处理技术，可以提高其与基体材料的界面结合强度，从而提高复合材料的 整体性能。
基体材料的优化
01 02
树脂基体
通过选择合适的树脂类型和配方，以及添加增强填料和改性剂，可以改 善基体材料的力学性能、耐热性、耐腐蚀性等，从而提高复合材料的整 体性能。
复合材料在航空航天领域的应用
应用案例
复合材料在飞机上的应用，如机翼、机身、尾翼等结构件，以及卫星上的太阳 能电池板等。
应用效果
复合材料的应用可显著减轻航空航天器的重量，提高其燃油经济性和飞行效率， 同时可降低制造成本和提高安全性。
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复合材料与加工工艺
contents
目录
• 复合材料概述 • 复合材料的加工工艺 • 复合材料的性能优化 • 复合材料的未来发展 • 复合材料加工工艺的挑战与解决方案 • 复合材料加工工艺案例研究
01 复合材料概述
定义与分类
定义
复合材料是由两种或多种材料组成的新材料，通过物理或化学方法组合在一起，形成具有特定性能和功能的材料。
注射成型工艺的优点在于能够快速、高效地生产出形状 复杂、尺寸精确的产品。
复合材料的制备与加工
复合材料的制备与加工复合材料的定义将两种或两种以上组织结构不同的物质自然地或人为地构成性质不同的另一种多相材料，称为复合材料。
复合材料由基体和增强材料组成。
基体的作用是将增强材料粘合成一个整体，起到均衡应力和传递应力的作用，使增强材料的性能得以充分发挥，产生一种复合效应【聚合物基体(热固型树脂、热塑性树脂、橡胶)、无机非金属基体、金属基体】增强材料是复合材料的主要承力部分，如拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要有增强材料承担。
【纤维、颗粒、片状】复合材料的分类【按增强体的形状分】颗粒增强复合材料；夹层增强复合材料；纤维增强复合材料【按基体材料的类型】树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料•常用复合材料增强体纤维：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、氮化硼纤维、碳化硅纤维、芳纶纤维、金属纤维、晶须；颗粒：金属颗粒(延性颗粒增强体，用于脆性基体)、氧化物颗粒(刚性颗粒增强体，如Al2O3、ZrO2、TiO2等)、非氧化物颗粒(Si3N4、SiC、TiB2、BC等)；片状：云母、玻璃片、铝、铍、银等•FRP复合材料的成型工艺(开模成型、拉挤成型、预浸带压制成型)预浸带压制成型：将一定量经一定预处理的模压料放入预热的模具内，施加较高的压力使模压料填充模腔。
在一定的压力和温度下使模压料逐渐固化，然后将制品从模具内取出，再进行必要的辅助加工即得产品。
【热塑性树脂成型】拉挤成型：在牵引设备的作用下，将浸渍树脂的连续纤维或其织物通过成型模加热使树脂固化，生产复合材料型材的工艺方法。
【热塑性树脂成型】步骤：1)使纤维增强材料浸渍树脂；2)玻璃纤维预成型后进入加热模具内，进一步浸渍(挤胶)、基本树脂固化、复合材料定型；3)将型材按要求长度切断。
增强材料浸渍树脂方式：槽浸渍法+注入浸渍法开模成型：开模成型是在室温下，在有胶衣的模具上铺层。
【热固性树脂成型】手糊成型：使用手工将材料、树脂和纤维铺设到模具上的过程。
刷子、滚子、浸渍喷枪是可以用来铺设树脂的工具。
高模量高强度PP_PA6复合材料的制备与研究（1）
第 37卷第 10期
李国林等: 高模量高强度 PP /PA 6复合材料的制备与研究
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体树脂应具有良好的流动性, 较好的力学性能均衡性 和适当的摩尔质量及摩尔质量分布, 以满足制品对树 脂加工性能的要求。本文选择共 聚聚丙烯 ( PPC )、 均聚聚丙烯 ( PPH ) 组成的共混物作为基体树脂, 两 种基础树脂 PPC 与 PPH 的性能指标如表 2, 不同比 例 PPC /PPH 体系流动性能及力学性能情况见表 3。
K eyw ord s: P olypropylene; Polyam ide 6; Strengthen ing; T oughening
高聚物的增韧及增强改性始终是高分子材料科学 的重要课题, 增强的目的在于提高模量, 增韧的目的 在于提高冲击强度, 但两者往往是互相矛盾的, 使材 料同时具备高模量和高冲击强度是一个具有重要科学 技术意义和应用 价值的课题。聚丙烯 ( PP ) 是综合 性能优良的通用塑料, 具有优良的耐腐蚀性、耐折叠 性, 来源丰富成型加工容易。近年来, 汽车行业的快 速发展及物流行业中可折叠包装箱及周转箱的大量使 用对改性 PP 的性能提出了更高的要求; 开发具有高 弯曲模量、高拉伸强度、高冲击强度的 PP 复合材料 具有广大的市场需求 [ 1] 。
综合力学性能, 并考察了不同相 容剂 PP g M AH 和 PE g GM A 对 PP /PA6 体系的 影响, 以玻 璃纤维 作为增 强组分, 并
引入 BaSO4, 制得了高模量高强度的复合材料。结果表明, 有机刚 性粒子 PA 6的引入 提高了 PP 的弯曲 模量与 拉伸强 度, 冲击强度有所下降; PP g M AH 在综合力学性能改 善上优于 PE g GMA; 当 BaSO4用量为 15份 时, 复合体 系在保 持一定冲击强度的基础 上, 较大 地提升了弯曲模量和拉伸强度, 表现出良好的综合力学性能。
复合材料的制备方法与工艺概述
复合材料的制备方法与工艺概述复合材料（composite material）是由两种或两种以上不同类型的材料组合而成的材料，具有比单一材料更优异的性能。
复合材料的制备方法与工艺可以分为以下几个步骤：首先，确定复合材料的纤维类型。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
选择合适的纤维类型取决于复合材料所需的性能和应用场景。
其次，对纤维进行表面处理。
表面处理的目的是增加纤维与基体之间的粘合力，提高复合材料的强度和韧性。
常用的表面处理方法包括喷涂处理剂、化学处理等。
接下来，制备复合材料的基体。
基体通常由树脂或者金属制成。
树脂基体常用的有环氧树脂、聚酯树脂等，金属基体常用的有铝合金、钛合金等。
然后，将纤维与基体进行组合。
组合方法有多种，常用的有手工层叠法和机械叠放法。
手工层叠法是指将纤维一层层地放置在基体上，然后通过刷涂、挤压等方法使其充分浸润基体。
机械叠放法则是通过机器将纤维与基体进行叠放，并利用胶合剂将其固定在一起。
最后，进行固化和热处理。
固化是使树脂基体硬化的过程，可通过加热或加压等方式进行。
热处理则是将复合材料在高温下进行热处理，以提高其性能。
综上所述，复合材料的制备方法与工艺主要包括纤维的选择和表面处理、基体的制备、纤维与基体的组合、固化和热处理等步骤。
这些步骤的选择与操作将直接影响复合材料的性能和应用领域。
因此，在制备复合材料时需根据实际需求合理选择方法与工艺，以获得最佳的综合性能。
继续写相关内容，1500字：2.1 纤维的选择和表面处理在制备复合材料时，纤维的选择是非常重要的一步。
不同类型的纤维具有不同的性能特点和应用场景。
常用的纤维类型包括玻璃纤维、碳纤维、草木纤维等。
玻璃纤维是最常用的一种纤维，具有良好的抗拉强度和抗化学侵蚀性能。
它在电子、航空航天、建筑等领域得到广泛应用。
碳纤维具有良好的强度和刚度，同时具有重量轻、耐热性好等优点，主要用于航空航天、汽车和体育器材制造等领域。
草木纤维主要通过天然植物纤维，如棉花、麻、竹等，具有良好的生物降解性和可再生性，广泛应用于纺织和包装等领域。
木塑复合材料制备与制品成型
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2）模具设计和冷却定型：
• ①除了保证流道设计的圆滑过渡与合理的流量 分配。木塑复合材料对建压能力与温度控制精 度有更高的要求。
• ②要使木塑产品获得好的纤维取向（仿木纹） 和制品质量就要确保机头有足够的建压能力 （从10千巴提高到30千巴）和长的定型段。甚 至在压缩段和定型段采用双锥度结构。
• a、家电、五金工业件如电视机外壳、插座、底座 • b、异形家具部件如装饰条、腿、支架等 • c、独特的音响效果，如音箱等
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2）注塑木塑的难点：
• ①干燥度：木质材料如木粉、木纤维、草纤维的 高吸水性，加上注塑机不设排气孔，因而为保证 产品质量，其吸水率≤1%。
• ②木粉的细度：
• ③木塑制品导热性差，且多为异形材，冷却定 形困难，多采用水冷定型，冷却流道合理设计， 保证高效冷却。
• ④宽幅门板和发泡宽幅木塑板材如1220×25， 模具设计为双阶形式。
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四、注塑木塑复合材料加工成型的发展
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1）趋势：注塑木塑复合材料目前仅占木塑总量的3%， 但这二年来其增长率却达70%。注塑成型开始运用 于木塑的产品仅仅是室外景观——扶手和柱的帽 端，慢慢地扩大为三类：
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三、挤出木塑复合材料设备上的对策：
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1）螺杆构型上的设计：
木塑复合材料挤出过程中，螺杆的构型起着十 分重要的作用。合理的螺杆结构能降低螺杆与 木纤维的磨擦，产生适当的剪切和分散混合， 使含有大量木质材料的物料体系能很好的均匀 塑化。
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具体要求是：
• ①对木纤维，树脂，助剂等能在设备中能实现良好的分 散和浸润。
复合材料的制备方法和工艺流程
复合材料的制备方法和工艺流程复合材料由两种或两种以上不同种类的材料组成，以互补和协作的方式结合在一起。
它是一种现代的、高性能的材料，因其优异的性能被广泛应用于太空、军事、汽车、航空、船舶、建筑和体育器材等领域。
本文主要介绍复合材料的制备方法和工艺流程。
一、材料的选择和设计复合材料的制备首先要遵循“材料设计”的原则，也就是根据所需的性能和用途，选取合适的材料，并进行深入的研究和设计。
选取材料时要考虑它们的成本、可用性、加工性、耐用性、强度、韧性、密度、热性能、电性能、振动等特性。
二、预制备处理预制备处理是指在复合材料制备前，对原材料进行处理。
这些处理旨在改善材料的性能，并准备加工之用。
下面是一些常规的预制备处理方法：1. 纤维的表面处理：纤维的表面处理可以使其更具有附着力、耐水性和化学稳定性。
这可以通过化学处理、表面改性、表面覆盖、氧化、电化学方法和等离子体处理等方式实现。
2. 树脂的过滤：在树脂的制备过程中，可能会产生颗粒物和杂质。
这些颗粒物和杂质会影响树脂的成型性能和强度。
因此，要在树脂制备前对其进行过滤和去除杂质。
三、复合材料的成型方法复合材料的成型方法主要有手工层压、自动层压、注塑成型、挤出成型等。
这些成型方法的选择取决于材料的性质、制备要求和加工成本等因素。
1. 手工层压：手工层压是一种较为简单的成型方法，在制备中使用的是手工制造的“模具”。
首先将纤维和树脂混合成浆状，均匀涂在模具表面。
然后将纤维放在树脂浆上，并依次加上更多的纤维和树脂，直到形成完整的复合材料。
2. 自动层压：自动层压是一种全自动化的制备方法，其原理是在制备过程中使用自动控制系统。
自动层压设备由成型模块和控制系统组成。
在制备过程中，将预处理的纤维或预浸树脂制成所需的形状，并放入模具中，再加上压板和电热片。
控制系统会自动将温度和压力调整到适当的值，以制备出所需的复合材料。
3. 注塑成型：注塑成型主要用于制备高强度、高密度和复杂形状的复合材料。
复合材料的设计与制备技术
复合材料的设计与制备技术复合材料是一种由两种或更多材料组合而成的材料，具有多种优异性能。
复合材料不仅具有传统材料的基本性能，如强度、耐久性和耐腐蚀性等，还具有许多其他特殊性能，如轻质、耐高温、难燃、导电和绝缘等等。
因此，复合材料在众多领域中都得到了广泛的应用，如航空航天、汽车、建筑和医疗等。
本文将介绍复合材料的设计与制备技术。
一、复合材料的设计复合材料的设计是制备成功的关键因素之一，这需要综合考虑各种因素，如总体性能、加工性和成本等。
设计复合材料时需要考虑以下几个方面：1.材料的选择：选择合适的材料对于设计复合材料具有至关重要的作用。
关键是选择具有相似化学和物理性质的材料，以确保其在混合时能有效结合。
2.界面控制：当两种或更多种材料混合时，其间的存在一个界面导致力学和化学不兼容性从而影响复合材料的总体性能。
因此，界面控制是复合材料设计的一个重要方面，可以通过把界面改造为可以稳定结合材料间相互移动的区域来实现控制。
3.性能设计：将不同材料组合在一起时，其特性是非常复杂的。
因此，性能设计是复合材料的设计的核心方面，需确保复合材料具有所需的物理、力学和化学特性，而不只是材料的简单组合。
二、复合材料的制备技术复合材料的制法通常涉及混合不同材料的方法，以及合成和加工制成所需的成品。
下面是复合材料制备过程中常用的几种方法：1.真空制备法：在真空环境下将树脂和其他材料混合，并使其硬化。
这种方法严格控制了混合过程，使材料的均匀性达到最佳状态。
2.热压制备法：将打磨后的复合材料在高温和高压下合成。
这种制备方法能够确保复合材料表面平整，并在细节部分制造出细致的模型。
3.树脂注塑及挤出法：在热水中混合树脂，并在电子注塑或挤出机上组合。
这种方法快速且易于控制，可生产大批量的复合材料。
4.热塑性微控制结构法：将热塑性聚合物涂布在具有微米级别的结构性金属或模板表面上，未固化前先进行微观形状的调控，使后续流量和聚合反应的微观特征固定下来，之后脱离金属模板。
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含浸法的缺点： ① 用颗粒作强化相时预成形体的制备较困难, 通常采用晶须、 短纤维制备预成形体; ② 熔体金属不容易浸透, 大尺寸复合材料的成形较困难; ③ 加压含浸时预成形体易产生变形乃至压溃； ④ 不适合于强化相含量低的复合材料的制备。
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3.2.3 连续铸造法
连续铸造法适合于用长纤维作强化相的复合材料的成形。 分下拉法与上拉法两种。 优点是可以连续制备棒、管及断面形状较为简单的型材,且 加工成本较低; 缺点是为避免产生化学反应, 纤维种类受到限 制, 基体金属一般只限于熔点较低的材料。
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(7) 塑性加工 塑性加工又称为二次加工。金属基复合材料的特点之一, 是 在热加工温度条件下具有较好的变形性能。塑性加工的目的 之一, 是如上所述的提高复合材料的性能; 其另一目的是为了 赋予材料一定的形状。例如, 通过挤压加工可以获得断面形状 较为复杂的型材。
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3.1.3 原生复合法
利用烧结高温下的化学反应, 在烧结体内直接生成强化颗粒。 由内部氧化反应制取Al2O3颗粒强化铜基复合材料是1950年 开发的。其基本原理是在Al固溶Cu合金粉末中加入CuO粉末, 通过反应
• 我国对Al2O3/Cu复合材料的研究起步较晚，现在很多高校和 科研单位及企业都在进行这种材料的研究，但大部分仍处于 试验阶段。
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内氧化法制备Al2O3/Cu复合材料的工艺流程
① Cu-Al合金粉末制备: 首先熔炼Cu-Al固溶合金，然后采用水 雾化法或氮气雾化法雾化熔体成粉末;
② 氧导入粉末: 将制成的粉末与氧源混合，氧源主要由Cu2O 粉组成；
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3.2.4 反向凝固法
反向凝固（Inversion Casting）工艺是由德国人于 1989年发展的一种薄带连铸工艺。
利用薄带作为母带, 以一定的拉速穿 过反向凝固器, 由于母带的温度远远低 于钢液的温度, 在母带表面附近形成足 够大的过冷度, 钢液从母带表面开始凝 固生长。配置在反向凝固器上方的一 对轧辊, 同时起到拉坯、对带钢表面进 行平整和促进凝固层与母带之间的焊 合（压力作用下）的作用。
3.2.1 铸造成形法
(一) 掺入铸造复合法 在熔化金属中加入陶瓷颗粒, 经均匀搅拌后浇入铸模中使
其凝固, 获得铸造制品或二次加工(塑性加工)用坯料。 除加入强化用陶瓷颗粒, 并需充分搅拌使颗粒均匀分散外, 其余的工艺操作与常规的金属铸造方法没有差别。所以, 铸 造成形法可以利用现有设备实现大批量生产, 降低生产成本。 该方法在铝基复合材料的制备方面应用较广, 其代表性的复 合材料首推Alcan公司的DuralcanTM牌铝基复合材料。铸造 成形法的关键技术是陶瓷颗粒的添加方法与条件, 而有关这 方面的数据与资料的报道很少。主要原因是各公司对此均 采取高度保密态度, 不予公开。
复合材料制备与加工
1
第三章 金属复合材料的制备与加工
3.1 粉末冶金复合
粉 末 冶 金 (P/M Powder Metallurgy)
2
3
4Leabharlann 567粉末高速钢
粉末热等静压法 粉末烧结法
铸锻法
8
3.1 粉末冶金复合
粉末冶金（Powder Metallurgy，略为P/M）复合法适合于 分散强化型复合材料（颗粒、晶须或纤维强化型复合材料） 的制备与成形, 其基本原理与工艺过程与常规的粉末冶金法 相同。 粉末冶金复合法包括烧结成形法（近终形烧结、或烧结后 直接机加工成零部件）、烧结制坯＋塑性加工成形法等。 对于颗粒弥散强化金属基复合材料，按照强化颗粒是预先 加入基体粉末之中，还是在烧结过程中利用高温下的化学 反应获得的，粉末冶金复合法又可分为强化颗粒掺入复合 法（常规复合法）与原生复合法。
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(2) 混合 通常采用高能量球磨机等进行混合, 这种方法也称为机械
合金化法（Mechanical Alloying: MA）,是INCO公司的 J.S.Benjamin为研制飞机发动机涡轮叶片用Ni基超合金（NiY2O3）而开发的。 为了防止混合过程中粉末的发热、氧化, 混合容器的外周采用 水冷, 而内部则通入惰性或还原性气体进行保护。搅拌轮的 转速一般为每分数百转, 搅拌时间视基体金属与强化颗粒的 种类、尺寸（粒度）、添加量等而定, 在1小时至数十小时之 间。
③ 内氧化粉末: 把混合粉末加热到高温并控制氧分压，Cu2O 分解，生成的氧扩散到Cu-Al合金粉末中，由于Al比Cu易生 成氧化物，因此合金中的Al被优先氧化成Al2O3;
④ 氢气中还原多余氧: 合金中的Al全部被氧化后，在氢气氛 中将粉末进行加热，还原粉末中的过量氧;
⑤ 后续粉末冶金成形: 将还原后的金属粉末采用压制成形、 烧结、挤压等粉末冶金手段制成所需要的型材。
尽管Al2O3在纯铝熔体中是稳定的, 但当熔体中含有Mg时, 则 会产生（3-4）式所示的反应：
3Mg+4Al2O3→3MgAl2O3+2Al (3-4) 为了抑制上式的反应, 希望基体金属是Mg含量尽可能低的铝 合金。
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(2) 强化颗粒通常不容易被均匀地分散于象铝及铝合金一类的 合金熔体中。 一般地说, 陶瓷颗粒与铝合金的润湿性很差, 容易产生颗粒吸 附于坩埚表面, 或凝聚在一起、浮于熔体表面、沉淀于底部等 现象。 为了使颗粒均匀地分散于基体之中, 需进行强力搅拌。对于 细小颗粒, 随着颗粒添加量的增加, 熔体的粘性增加, 搅拌难度 增加, 而增加搅拌力会使表面的氧化层、气体容易混入熔体之 中。反之, 粗大的颗粒容易产生重力偏析。 因此, 虽与陶瓷颗粒的种类有关, 通常选用较大尺寸的颗粒, 粒度为10～20m左右; 颗粒的含量则以不超过20 vol%为宜。
加压压力可高达50～100 MPa, 且压力保持到凝固结束 为止。加压含浸方法很早以来即受到重视, 已在柴油发动 机耐磨活塞、高尔夫球杆头部材料等方面获得实用。
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含浸法的优点：
① 适合于强化相与熔融基体金属之间润湿性很差的复合材料 的制备;
② 有利于提高强化相的含量, 可高达30～80%; ③ 强化相与熔体金属的接触时间短, 有利于抑制强化相与熔融 金属之间的反应; ④ 当采用长纤维作强化相时, 可先将纤维整齐排列成一定的形 状, 容易实现长纤维的三向排列(采用三向纤维织网的预成形体); ⑤ 不会产生铸造法中强化相偏析的现象。
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(5) 压粉坯的致密化 根据需要, 可在烧结之前对粉末坯施以冷等静压（CIP）处
理, 或轧制、挤压变形, 以达到致密化的目的。
(6) 烧结 烧结的方式有: 常压烧结、热压烧结、真空热压烧结、热等 静压（HIP）烧结、热塑性变形烧结等多种方式。 由于金属在烧结温度下容易氧化, 所以常压烧结多在保护性 气氛下烧结。 从烧结后的制品性能来看, 以热塑性变形烧结法最好, 热等 静压法次之, 常压烧结最差。塑性变形（挤压、锻造、轧制） 可以破坏粉末表面的氧化膜, 压合材料内部的孔隙, 有利于烧 结的进行, 提高其致密度与性能。
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3.1.1 粉末冶金复合法的特点
优点：
• 基体金属（合金）的成份可以自由选择。 • 可以采用一些只有采用快速凝固法才能制得的粉末合金
做基体材料。 • 强化颗粒的种类、尺寸可以较自由地选择, 还可以同时
选用几种不同的颗粒做强化相（多种颗粒混杂强化）。 • 强化颗粒添加量的范围广。 • 较容易实现强化颗粒的均匀分散（除微细颗粒）。
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(3) 压粉（压密、压型） 金属粉末与强化颗粒均匀混合后, 除采用真空热压烧结固化
的工艺外, 一般均需对粉末混合体进行压密处理, 通过压型模 或金属包套赋予压粉体以一定的形状, 同时提高其初始密度。 对于在常压下烧结直接制取制品的情形, 需要施加较高的压 粉压力, 以获得较高的初始密度, 减少后续烧结过程中的收缩。
2B＋Ti＋Al→TiB2＋Al
(3-5)
或
Al-Ti＋2Al-B→TiB2＋3Al (3-6)
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原生复合法的特点是: 颗粒与基体材料之间的结合状态良好（颗粒表面
无氧化、无油污等）, 有利于粒子的细化（0.25～ 1.5m）和均匀弥散, 提高颗粒含量（可达40%左 右）, 获得高性能的复合材料。
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(3) 陶瓷颗粒容易与溶质原子一起在枝晶间产生偏 析。 其对策之一是提高铸造时的凝固速度。
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(二) 原生复合法
将生成强化颗粒的原料加入到熔融基体金属之中, 利用高温 下的化学反应生成强化相, 然后通过浇铸成形。
可以生产铝、钛、铜、铅等金属与硼化物、碳化物、氮化 物等的复合材料。铸造后多采用挤压、锻造等方法进行成形。 TiB2强化铝基复合材料原生复合法的原理如下式所示。
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铸造成形法的主要缺点是基体金属与强化颗粒的组合受限制。 因为:
(1) 强化颗粒与熔融基体金属之间容易产生化学反应。 例如, 在熔融铝合金中加入SiC、Al2O3陶瓷颗粒时, 由于SiC颗 粒的热力学不稳定性, 容易发生（3-3）式的反应：
4Al+3SiC→Al4C3＋3Si (3-3) 为了抑制上式的反应, 要求基体金属是含Si较高的合金。
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缺点：
(1)工艺较复杂, 成本高； (2)固化方法主要采用烧结、热压、挤压等方法, 制品的
尺寸与形状受限制； (3)除采用原生复合法外, 由于颗粒的凝聚作用, 微细强化
颗粒（1m以下）的均匀分散通常很困难，颗粒与 基体之间的界面不如铸造复合法好（颗粒表面的污 染不易被除去而带入基体中）。
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3.1.2 粉末冶金复合的工艺过程
• 氧化物弥散强化铜基复合材料，是在铜基体中引入热稳定性 极高、呈弥散分布的第二相粒子，以阻碍位错运动和抑制再 结晶，从而使基体强度，特别是高温强度得到大幅度提高的 一种复合材料。
• 常用的氧化物弥散相有Al2O3, Zr2O3, Y2O3, CaO, SiO2, MgO, TiO2和Cr2O3等，其中Al2O3是最常用的弥散相。