颗粒增强镁基复合材料概述
0 颗粒增强镁基复合材料 颗粒增强金属基复合材料由于制备工艺简单、成本较低微观组织均匀、材料性能各向同性且可以采用传统的金属加工工艺进行二次加工等优点，已经成为金属基复合材料领域最重要的研究方向。颗粒增强金属基复合材料的主要基体有铝、镁钛、铜和铁等，其中铝基复合材料发展最快；而镁的密度更低，有更高的比强度、比刚度，而且具有良好的阻尼性能和电磁屏蔽等性能，镁基复合材料正成为继铝基之后的又一具有竞争力的轻金属基复合材料。镁基复合材料因其密度小，且比镁合金具有更高的比强度、比刚度、耐磨性和耐高温性能，受到航空航天、汽车、机械及电子等高技术领域的重视。颗粒增强镁基复合材料与连续纤维增强、非连续 (短纤维、晶须等)纤维增强镁基复合材料相比，具有力学性能呈各向同性、制备工艺简单、增强体价格低廉、易成型、易机械加工等特点，是目前最有可能实现低成本、规模化商业生产的镁基复合材料。 一、制备方法 1、粉末冶金法 粉末冶金法是把微细纯净的镁合金粉末和增颗粒均匀混合后在模具中冷压，然后在真空中将合体加热至合金两相区进行热压，最后加工成型得复合材料的方法。 粉末冶金的特点：可控制增颗粒的体积分数，增强体在基体中分布均匀；制备温度较低，一般不会发生过量的界面反应。该法工艺设备较复杂，成本较高，不易制备形状复杂的零件。 2、熔体浸渗法 熔体浸渗法包括压力浸渗、无压浸渗和负压浸渗。 压力浸渗是先将增强颗粒做成预制件，加入液态镁合金后加压使熔融的镁合金浸渗到预制件中，制成复合材料采用高压浸渗，可克服增强颗粒与基体的不润湿情况，气孔、疏松等铸造缺陷也可以得到很好的弥补。 无压浸渗是指熔的镁合金在惰性气体的保护下，不施加任何压力对增强颗粒预制件进行浸渗。该工艺设备简单、成本低，但预制件的制备费用较高，因此不利于大规模生产。增强颗粒与基体的润湿性是无压浸渗技术的关键。 负压浸渗是通过预制件造成真空的负压环境使熔融的镁合金渗入到预制件 1
中。由负压浸渗制备的SiC／Mg颗粒在基体中分布均匀。 3、全液态搅拌法 全液态搅拌法是在保护气氛下，将增强颗粒加入熔融的镁合金基体中，再进行机械搅拌，最后浇铸成型。 此方法设备以及工序简单，成本也较低，但在搅拌的过程中容易产生气孔，另外由于增强颗粒与基体的密度不同易发生颗粒沉积和团聚的现象：铸锭凝固后可以进行热挤压，可以改善基体和增强颗粒间的界面完整性以及增强相在基体中的均匀分布，并且在挤压的过程中发生了动态再结晶，复合材料发生了明显的晶粒细化现象。 4、半固态搅熔铸造法 半固态搅熔铸造法是指将增强颗粒加入由机械搅拌的半固态基体中，待混合均匀后升至熔点温度浇铸，凝固后得到镁基复合材料的方法。此方法可以避免全液态搅拌法易产生气孔和发生颗粒沉积及团聚的现象。该工艺较有利于大规模工业生产。 5、喷射沉积法 此工艺首先用高压的惰性气体流将液态镁合金雾化，形成熔融状态的镁合金喷射流，同时将增强颗粒喷入镁合金喷射流中，使颗粒和基体的混合体沉积到衬底上，凝固后得到镁基复合材料：该工艺所制备的复合材料颗粒在基体中分布均匀、凝固快、界面反应较少。 二、镁基复合材料常用的基体镁合金和颗粒增强体 1、常用的基体镁合金 镁基复合材料要求基体组织细小、均匀，基体合金使用性能良好．根据镁基复合材料的使用性能，基体镁合金主要有镁铝锌系(A731、AZ61、AZ91)、镁锌锆系、镁锂系、镁锌铜系(ZC71)镁锰系、镁稀土锆系、镁钍锆系和镁钕银系等。纯镁的强度较低，不适合作为基体，一般需要添加合金元素以合金化。主要合金元素有 A1、Mn、Zn、Li、AS、Zr、Th、Ni和稀土元素等。这些合金元素在镁合金中具有固溶强化、沉淀强化和细晶强化等作用。 2、常用的颗粒增强体 根据镁基复合材料的使用性能、基体镁合金的种类和成分来选择所需的颗粒 2
增强体．要求增强体与基体物理、化学相容性好，应尽量避免增强体与基体合金之间的有害界面反应，并使其与基体润湿性良好，载荷承受能力强等。取适当的工艺措施使颗粒在基体内分布均匀，减少颗粒间的团聚，以改善材料受载时内部的应力分布，也保证复合材料具有良好性能的关键之一。 （1）碳化物 SiC颗粒 SiC的硬度高，耐磨性能好，并具有抗热冲击、抗氧化等性能。镁没有稳定的碳化物，SiC在镁中热力学上是稳定的，因此，SiC常用作镁基复合材料的增强相，并且来源广泛，价格便宜，用其作为增强颗粒制备镁基复合材料具有工业化生产前景。 B4C颗粒 B4C为菱面体站构，高熔点、高硬度，硬度仅次于金刚石与立方氮化硼，热膨胀系数相当低，价格也较便宜。B4C颗粒增强镁基复台材料的制备方法有挤压铸造法、粉末冶金法、压力浸渗法、和只适用于Mg—Li基体台金的箔冶金扩散焊接法。B4C颗粒增强镁基复合材料具有很大的应用潜力。 TiC颗粒 TiC为面心立方晶格，具有高熔点、高硬度及高温稳定性好等优点。TiC与镁的润湿性好于与铝的润湿性。且不和镁发生界面反应。因此，TiC是作为镁的增强相的较佳选择。制备方法有搅拌铸造法、机械合金化、中问台金法和高温自蔓延法等。 （2）硼化物 TiB2颗粒 TiB2是一种新型的工业陶瓷原料。具有硬度大，耐磨损，耐酸碱，导电性与稳定性好等优异特性，TiB2／Al复合材料得到了广泛的研究。TiB2晶格排列方式与镁的排列方式极其相似，均为密排六方结构。因此，作为增强相来说，TiB2在与镁的结合上有很大的有利之处。 TiB颗粒 TiB具有高硬度、高熔点、良好的导电性、抗熔融腐蚀性等，是作为镁基复合材料增强相的较佳选择。但是，遗憾的是对于TiB颗粒增强镁基复合材料的研究报道很少。有关TiB颗粒增强镁基复合材料的研究还应继续开展。 （3）氧化物颗粒 氧化物弥散强化机制日益受到研究者的重视，过去研究者只限于制备小体积分数的MgO增强镁基复合材料，现在已有研究者制备出大体积分数MgO增强镁基复台材料。采用熔体浸渗法制备出30vo1％Y2O3／Mg复合材料，微观组织 3
分析表明：Y2O3在基体中分布均匀，颗粒细小，并且力学性能得到很大的提高。 （4）金属间化合物 Mg2Si具有低的密度、高的硬度、高的屈服强度、低的热膨胀系数和相对较高的熔点一般采用原位内生法制备Mg2Si颗粒增强镁基复合材料。制备方法包括机械合金化法、快速凝固法、铸造法和热挤压法等。 与镁合金相比，Mg2Si具有较高的熔点和较好的抗高温氧化能力。Mg2Si颗粒增强镁基复合材料可能替代镁合金作耐热结构材料，但由于Mg2Si较脆，因而又限制了该复合材料的应用。 三．组织和性能 1、增强颗粒对基体组织结构的影响 颗粒增强镁基复合材料的晶粒与基体相比发生了明显的细化现象。颗粒对基体的细化机制可能是初生α-Mg相在颗粒表面非匀质形核及颗粒阻止α-Mg相生长共同作用的结果。在相同的体积分数的颗粒下，颗粒越细，则能满足α-Mg相非匀质形核所要求的界面特征、错配度和温度条件，可成为初生α-Mg相形核衬底的颗粒数量就越多，从而对基体的细化作用也越强。由于增强颗粒与基体在力学和热力学上的不匹配，将会在界面及近界面处产生热错配残余应力，引起基体发生塑性流变，在基体中形成了高密度的位错。 2、颗粒增强镁合金的力学性能 目前普遍认为，颗粒增强复合材料强化机制主要有以下几点：由于基体与增强体热膨胀系数不同导致材料内产生热残余应力以及由于热残余应力释放导致基体中产生高密度位错；增强体的加入对基体变形的约束以及对基体中位错运动的阻碍产生了强化；基体向增强体的载荷传递以及晶粒细化强化等。 然而由于材料的强度、韧性和断裂等力学性能与材料的原位特性有关 ，对材料中的界面、缺陷等局部缺陷很敏感，属高阶性能，往往出现协同效应，即当几个因素同时在材料中起作用时，材料的某些特性可能发生急剧变化。因此，不能简单认为复合材料的高强度是上述强化因素简单的叠加效应。 一般来说，加入增强颗粒后材料的硬度、屈服强度和抗拉强度提高，而伸长率则有所下降。如以陶瓷颗粒作为增强体，可以获得更高的硬度、屈服强度和抗拉强度，但伸长率下降较快；而以金属颗粒作为增强体，可获得较好的塑性，这 4
主要是因为金属颗粒本身具有较好的塑性，而且与基体镁的相容性良好。与强度等力学性能相比，弹性模量属于低阶性能，对材料中的界面、缺陷等不敏感。按照简单的混合定律，由于所加入的陶瓷或金属颗粒增强体的弹性模量都远高于镁基体，因此所得到的镁基复合材料的弹性模量均高于基体镁或镁合金。增强体的弹性模量越大，复合材料的弹性模量也越大，而且伴随着增强体体积分数的增大，上述趋势愈加明显。 3、颗粒增强镁合金的阻尼性能 阻尼性能通常又称为减振性能，是一个由时间决定的与弹性相关的物理性能，通常用内耗值Q来表征。在所有的金属结构材料中，镁的阻尼性能最好，因此，采用高阻尼镁合金为基体，选择合适的增强体，通过合理的设计，可望使复合材料最大Q值达到0.01以上，获得高阻尼、高强度和低密度的减振材料。 4、耐磨性能 镁合金基体中分布着强度、硬度都较高的陶瓷增强体时，增强颗粒在磨损过程中将起到支撑载荷的作用，减少镁合金基体的粘着磨损，使镁基复合材料具有优良的耐磨性。 四、颗粒增强镁基复合材料的发展趋势 1. 由于在金属基体内原位生成的高硬度高弹性模量的陶瓷颗粒增强相具有表面无污染与基体相容性良好，界面结合强度高等传统复合工艺无法比拟的优点，因此，借鉴目前原位内生颗粒增强铝基复合材料较成熟的制备技术，探索高性能、低成本、容易大规模生产的原位颗粒内生半固态镁基复合材料制备技术将成为研究热点之一; 2. 颗粒增强镁基复合材料热力学及动力学的计算机模拟技术将成为研究热点之一; 3. 控制陶瓷颗粒增强相与镁合金基体的界面行为以获得界面结合良好的镁基复合材料 ; 4. 在汽车工业中，镁压铸件的加工、循环再生和铸造方面有很大的技术优势，而且用镁可以代替汽车上的特种塑料，因此，颗粒增强镁基复合材料在汽车工业具有潜在的应用前景和广阔的市场。
复合材料的复合原则与机制
复合材料的复合原则与机制复合材料的性能与微观相的特性、形状、体积分数、分散程度以及界面特性等有很大的关系。
在对复合材料进行设计和性能预测以及性能分析时，需要用到复合材料的一些基本理论，即复合材料的复合原则与机制。
一、颗粒增强原理颗粒增强复合材料中主要承受载荷的是基体而非颗粒。
从宏观上看，颗粒增强复合材料中的颗粒是随机弥散分布在基体中的，这些弥散的质点阻碍基体中的位错运动。
如果质点是均匀分布的球形颗粒，直径为d，体积分数为Vp，则复合材料的屈服强度可用下式表示：式中Gm为基体的切变模量，b为柏氏矢量。
可以看出，弥散颗粒的尺寸越小，体积分数越大，强化效果越好。
颗粒增强的拉伸强度往往不是增强，而是降低的。
当基体与颗粒无偶联时，可以认为颗粒最终与基体完全脱离，颗粒占有的体积可看作孔洞，此时基体承受全部载荷，颗粒增强复合材料的拉伸强度为：式中为基体的拉伸强度。
上式表明，随颗粒体积含量Vp 的增加而下降。
并且此式仅适用于Vp≤40%的情况。
有偶联时的情况比较复杂，此时材料的拉伸强度不再出现随颗粒体积含量的增加而单调下降的情况，且拉伸强度明显提高。
除了以上直接的影响之外，加入颗粒导致晶粒尺寸、空洞和晶界性能的变化也间接的影响复合材料的力学性能。
二、连续纤维增强连续纤维增强复合材料是由长纤维和基体组成的复合材料。
在工程上，一般将复合材料简化为图3的层板模型来分析其力学行为。
图3的二维层板模型有并联和串连两种考虑方式。
在串联模型中，纤维薄片和基体薄片在横向上呈串联形式，意味着纤维在横向上完全被基体隔开，适用于纤维所占百分比较少的情况；而并联模型则意味着纤维在横向上完全连通，适用于纤维含量较多的情况。
1．串联模型的弹性常数：（1）纵向弹性模量E11在串联模型中取出代表体积单元，平均应力σ1。
由材料力学知道，已知纤维材料的弹性模量E f和基体材料的弹性模量Em, 欲求单元应变ε1或纵向弹性模量E11的问题是一次超静定问题。
金属基复合材料应用举例
金属基复合材料应用举例金属基复合材料是指以金属为基体，添加一种或多种增强相（如纤维、颗粒、片材等）来改善金属材料的性能和功能的一类材料。
金属基复合材料具有高强度、高韧性、高温稳定性等优点，因此在航空航天、汽车、船舶、电子等领域得到广泛应用。
以下是十个金属基复合材料的应用举例：1. 铝基复合材料：铝基复合材料由铝基体和增强相（如陶瓷颗粒、碳纤维等）构成，具有低密度、高强度、耐磨损等特点。
在航空航天领域，铝基复合材料被用于制造飞机机身、航天器传动系统等部件。
2. 镁基复合材料：镁基复合材料具有低密度、高比强度和良好的导热性能，广泛应用于航空航天、汽车、电子等领域。
例如，在汽车行业中，镁基复合材料被用于制造车身结构和发动机零部件，可以减轻车重，提高燃油效率。
3. 钛基复合材料：钛基复合材料由钛基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域，钛基复合材料被用于制造飞机发动机叶片、航天器外壳等高温部件。
4. 镍基复合材料：镍基复合材料由镍基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温强度和良好的耐腐蚀性能。
在航空航天领域，镍基复合材料被用于制造航空发动机涡轮叶片、燃烧室等高温部件。
5. 铜基复合材料：铜基复合材料由铜基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高导电性和高热导率。
在电子领域，铜基复合材料被用于制造高性能散热器、电子封装材料等。
6. 钨基复合材料：钨基复合材料由钨基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高密度、高熔点和高强度。
在核工业领域，钨基复合材料被用于制造核反应堆材料、高温组件等。
7. 铁基复合材料：铁基复合材料由铁基体和增强相（如碳纤维、陶瓷颗粒等）构成，具有高强度和良好的耐磨性。
在机械制造领域，铁基复合材料被用于制造高性能齿轮、轴承等零部件。
8. 锆基复合材料：锆基复合材料由锆基体和增强相（如陶瓷颗粒、纤维等）构成，具有高温稳定性和良好的耐腐蚀性能。
一张图看懂金属基复合材料
金属基复合材料的特点
高比强度、 比模量 良好的导热、
... 导电性能
不吸潮、不老 化、气密性好
热膨胀系数小、 尺寸稳定性好
良好的断裂韧性 和抗疲劳性能
机械结合
浸润与溶解结合 化学反应结合
主要依靠增强剂的粗 糙表面的机械“锚固”
力结合。
如相互溶解严重，也 可能发生溶解后析出 现象，严重损伤增强 剂，降低复合材料的
性能。
大多数金属基复合 材料的基体与增强 相之间的界面处存 在着化学势梯度。 只要存在着有利的 动力学条件，就可 能发生相互扩散和
化学反应。
0190 全球金属基复合材料的产量分析
2015年全球金属基复合材料的产量为 6,673.8吨，预计2020年金属基复合材料的 产量为8,859.1吨。年复增长率为5.8%。
全球金属基复合材料产量分析/吨
4,500.00 4,000.00 3,500.00 3,000.00 2,500.00 2,000.00 1,500.00 1,000.00
金属基复合材料分类
增强体
颗粒增强金属基 复合材料
短纤维、晶须增强金 属基复合材料
长纤维强金属基复合 材料
层状复合材料
...
基体
铝基复合材料 铜基复合材料 镁基复合材料 钛基复合材料 镍基复合材料
...
结构复 合材料
功能复 合材料
金属复合材 料
来源：金属基复合材料-赵玉涛-2007，机械工业出版社
金属基复合材料的制备工艺主要有四大类： （1）固态法：(2) 液态法： (3) 喷射与喷 涂沉积法； (4) 原位复合法。
金属基复合材料
4、应用
➢ MMCs在陆上运输领域的应用
MMCs进入汽车行业的动力是它耐磨性和耐热性高、重 量轻的优点，因此MMCs主要用于需要减轻重量的刹车系统 和发动机系统。
碳化硅和氧化铝加强MMCs 制造的刹车转子重量仅为一 般材料的33 %～60 %，同时， 这种刹车转子具有卓越的耐 磨性，其使用期限甚至可以 与车本身的寿命一样长。
AlSiC微处理器盖板(a), AlSiC光电封装基座(b)
4、应用
➢ MMCs在航空航天领域的应用
MMCs最初发展的原动力来自于航空工业领域。
目前已用于军机和民机的MMCs主要是铝基和钛基复合 材料。NASA和DOD均在投资开发钛基复合材料(TMC)喷气涡 轮发动机。
MMCs 也用在航天飞机和火箭上。NASA采用硼连续纤 维增强的MMCs制成管材, 用作航天飞机的结构桁条, 性能 十分优越。
MMC的发展和应用
目录
MMC概述 MMC的性能特点
MMC的发展
MMC的应用
1、概述
1、金属基复合材料
金属基复合材料（Metal Matrix Composite，简称 MMC）是以金属及其合金为基体，与一种或几种金属或非 金属增强相人工结合而成的复合材料。
其增强体大多为 无机非金属，如 陶瓷、炭、石墨 及硼，也可以用 金属丝。
➢ 涡轮发动机的各个部件对于高温高效性材料的不断需求， 触发了对金属基复合材科特别是钛基材料的广泛兴趣的复 苏。
➢ 近年，功能和纳米金属基复合材料成为研究热点。
4、应用
据预测, 2013年以前全球MMCs市场将保持5.9%的 年增长率。根据应用领域不同, MMCs市场可细分为陆上 运输、电子/热控、航空航天、工业、消费产品等5个部 分。其中, 陆上运输(包括汽车和轨道车辆)和高附加值 散热组件仍然是MMCs的主市场, 用量占比分别超过60% 和30%。
金属基复合材料概述
Ｓｉ、Ａｌ—ｃｕ和Ａｌ—Ｆｅ等体系。增强体主要有Ｓｉｃ颗粒、 Ａ１２０３颗粒、Ｂｃ４颗粒、ＴｉＣ颗粒等。其中采用ＳｉＣ颗 粒增强的铝基复合材料具有性能高、价格低、密度 小等优点，是目前应用最广泛的铝基复合材料，在 国外已经实现规模化生产。美国ＤｗＡ公司用ＳｉＣ颗 粒增强６０９２铝基复合材料代替铝合金制造Ｆ—１６战 斗机的垂直尾翼，提高寿命１７倍。Ｅｕｒｏｃｏｐｔｅｒ公司已
按照基体和增强体的不同，金属基复合材料可 按照如下分类。 按基体材料分为：黑色金属基（钢、铁）、有色 金属基（铝基、锌基、镁基、铜基、钛基、镍基）、耐 热金属基、金属间化合物基复合材料等。目前铝基、 镁基、钛基复合材料发展较为成熟，已逐步应用于 航空航天、电子、汽车等工业领域。 按增强体分为：连续纤维增强金属基复合材料； 非连续增强金属基复合材料（颗粒、短纤维、晶须增 强金属基复合材料）；混杂增强金属复合材料、层板金 属基复合材料；自生增强金属基复合材料（包括反应、 定向凝固、大变形等途径自生颗粒、晶须、纤维状增 强体）等。其中，自生复合材料的增强相在热力学上 是稳定的，界面结合强度高，而且增强体的尺寸和体 积分数可以通过工艺参数控制，是目前研究的热点。
Hale Waihona Puke 在金属基体中加入适量的高强度、高模量、低 密度的纤维、晶须及颗粒等增强体，可显著提高 复合材料的比强度和比模量。如：碳纤维密度只有
１．８５咖ｍ３，最高强度可达７，ｏｏｏＭＰａ，比铝合金强度
高出１０倍以上。石墨纤维的最高模量可达９００ＧＰａ， 比普通钢材要高４倍以上，而Ｂ纤维、Ｓｉｃ颗粒的密度
２金属基复合材料的分类
４典型的金属基复合材料
４．１铝基复合材料 铝及铝合金具有密度低、塑韧性好、导热导电 性较好等优点，但其熔点低、耐磨性差的缺陷限制 了其在更广范围和更高领域的应用。而铝基复合材 料通过增强相的加入使之具有高比强度、高比刚度、 耐磨性好、尺寸稳定性好以及易于加工等一系列优 良特性，在航空航天、汽车、电子等工业领域具有十 分广泛的应用前景。 铝基复合材料常用的基体有Ａｌ—Ｍ
颗粒增强金属基复合材料的制备技术及其应用
１１２ ． ． 熔融金属液渗流法 熔融金属液 渗流法 Ｊ 是指将熔融的金 属或合金液体加入 到颗粒预制块
上 ，通 过施 加 一 定 的压 力 渗 流 而 成 （ 置 见 图 １ 装 所示） 。可 以利用 惰 性气 体 或 机 械 设 备 施 加 压 力 ， 对 施加 压力 的大 小 有很 严 格 的 要 求 ，需 考 虑 颗 粒 预制块 与金 属 液 的润 湿性 、颗粒 的几 何 形 状 、制
（ １九江学院理 学院 ； ２九 江学院机械与材料 工程 学院 江西九 江 ３ ２ ０ ） ３ ０ ５
摘要 ：文章详细描述 了颗粒增强金属基复合材料的三类制备方法：液相 法、 固相法和 固液 两相 混合 法 ，分 析 了不 同制备 技 术 的优缺 点 ，简要 介绍 了颗 粒 增 强金 属 基 复合 材料 在
观模型 上取 得 突破 。 ｌ 颗粒 增 强 的金属 基 复合材 料 的制 备方 法
二十世纪八十年代 ，随着宇航 、航 空、航海 和尖端 武 器等 高 科 技 的发 展 ，不 仅 要 求 材 料 具 有 优良的机械性能 ，而且对材料 的高阻尼性能提 出 了更高的要求。于是 ，具有 高强度、高 刚度 、高 耐磨、高阻尼、低密度 、低 热膨胀 系数 等优 良性 能的颗 粒 增 强 的金 属 基 复合 材 料 就 应 运 而 生 【 。 ２ Ｊ
对颗 粒增 强 的金 属 基 复 合材 料 的研 究 ，开展 较早 的是 欧 、美 洲 的一 些 国家 。１８ ９６年 ，颗 粒 和短 纤
根据在制备过程 中金属基体材料温度的不同， 可 以将 颗粒 增 强 的金 属 基 复 合 材 料 的制 备 方 法 分 成三类 ：液相法、固相法和固液两相混合法。
处理，从而使颗粒与金属液有较好 的润湿性 。 １ １１液 态金 属 一颗 粒 混 合 法 在 液 态 金 属 一颗 ．． 粒 混合 法 【 中 将 颗 粒 引 入 到 金 属 液 中的 方 法 有 ： ６ ①利用高压喷枪 由惰性气体将颗粒带人金属液 中； ②通过机械搅 拌利用涡流技术 将颗粒引入 到熔融 金属液中；③运用离 心加速器将颗 粒分散到金属
陶瓷颗粒增强铝基复合材料制备工艺研究进展
3、界面强化：陶瓷颗粒和铝基体之间的界面可以有效地限制裂纹的扩展， 提高材料的韧性。此外，合适的界面厚度和化学组成可以实现陶瓷颗粒和铝基体 的相容性，从而提高复合材料的综合性能。
参考内容
陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种具有优异性能的材料，其结合了陶瓷颗 粒的高强度和金属的优良塑性，受到了广泛的研究。本次演示将介绍陶瓷颗粒增 强金属基复合材料的研究进展，包括研究现状、研究方法、研究成果和不足等方 面。
制备工艺
陶瓷颗粒增强铝基复合材料的制备工艺主要包括以下步骤： 1、原材料选择：根据需求选择合适的陶瓷颗粒和铝基体原材料。
2、混制工艺：将陶瓷颗粒和铝基体原材料混合均匀，以实现颗粒在铝基体 中的均匀分布。
3、成型工艺：将混合均匀的原材料通过一定手段成型为所需形状，如注射 成型、压铸成型等。
4、热处理工艺：在一定温度和时间内对成型后的复合材料进行热处理，以 实现材料的高性能化。
4、热处理工艺：在一定温度和 时间内对成型后的复合材料进行 热处理
1、位错强化：陶瓷颗粒在铝基体中均匀分布时，会阻碍铝基体中位错的运 动，从而提高复合材料的强度和硬度。
2、弥散强化：陶瓷颗粒在铝基体中作为第二相粒子，可以阻碍位错运动， 提高材料的硬度。同时，陶瓷颗粒还可以有效地降低残余应力，提高材料的可靠 性。
参考内容二
粉末冶金技术由于其独特的优势，已成为制备颗粒增强铝基复合材料的重要 方法。通过选择合适的原材料、制备工艺和固结方式，可以显著提高铝基复合材 料的性能。本次演示将详细介绍粉末冶金颗粒增强铝基复合材料的制备及研究进 展。
一、粉末冶金颗粒增强铝基复合 材料的研究背景和意义
随着科技的不断进步，铝基复合材料因其轻质、高强、耐腐蚀等优点而在众 多领域得到广泛应用。其中，粉末冶金技术作为一种制备颗粒增强铝基复合材料 的有效手段，在提高材料性能、降低成本等方面具有显著优势。然而，粉末冶金 颗粒增强铝基复
金属基复合材料(MMC)
图 9-4 PVD法纤维表面金属基体沉积层
2 - 4 粉末法纤维/基体复合丝
图9-5 粉末法纤维/基体复合丝示意图
2 - 6 熔池法纤维 / 基体复合丝
图 9-6 熔池法纤维 / 基体复合丝示意图
这种复合丝制备方法主要是应用于碳纤维或石墨纤维增强铝基复合材料。 由于碳纤维或石墨纤维与铝液接触会反应生成Al4C3界面生成物。过量的脆性相Al4C3生成会严重影响复合材料的性能。 如图9-6所示，对纤维进行Ti-B或（液态）金属钠表面涂层处理可以增加纤维与铝液的润湿性，防止过量的脆性相Al4C3生成。
图 9-9 模压成型制备金属基复合材料示意图 模压成型也是扩散结合的一种手段。将纤维/基体预制体放置在具有一定形状的模具中进行扩散结合，最终得到一定形状的最终制品。常用这种工艺制备各种型材（图9-9）。
3-4 超塑性成型/ 扩散结合 （SPF / DB）
超塑性：材料在低负载作用下，拉伸变形时不发生缩颈，也不发生断裂，延伸率可达 100% 到 2000% 的现象。塑性流变和应变速度的关系如下： = K (e ) m 式中 ：流变应力；e：应变速度；K：常数；m：应变速度敏感指数，衡量超塑性的重要参数。 影响超塑性的因素： 1) 形变速度：10 -4 ~10 -1 /分 2) 温度：> 0. 5T m ，达到相变临界点以下的某一温度可得到最大的m值和延伸率。 3) 晶粒度： 稳定、等轴、复相直径为0.5 5 m的细晶粒。
镁基复合材料磨损性能研究进展
中图分类号 ：Ｂ ３ Ｔ ３１ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０７—４ １ （０ ８ ０ — ｏ ４— ３ １０ ４ ４ ２ ０ ） １ ０ ２ ０
Ｒｅ ｅ ｏ ｔ ｅ ｆ ｉ ｔｏ ａｎ ｗ ｅ ｒ ｐｅ ｆ ｒ ａ ｅ ｆｍ ａｇ ｅ ｉ ａｔｉ ｃ ｍ ｐ ｓｔ ｓ ｎ ｗ ｎ ｈ ｒｃ ｉ ｎ ｄ ａ ｒ ｏ ｍ ｎｃ ｓ ｏ ｎ ｓｕｍ ｍ ｒｘ ｏ ｏ ｉｅ
维普资讯
镁基复合材料高温蠕变研究进展
ｏ ｆ Ｍａ ｇ ｎｅ ｓ ｉ ｕ ｍ Ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ Ｃｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ
Ｕ Ｘｕ—ｈｕ ｉ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ ， Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ＆Ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ｍａ ｔ ｉｘ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ，ｃ ｒ ｅ ｅ ｐ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ，ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ａ ｃ ｉ ａ ｌ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ａ ｓ ｗｅ ｌ １ ． Ｆｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ，ｔ ｈ ｅ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｆ ｕ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕｍ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｐ ｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ；ｈ ｉ ｇ ｈ —ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｃ ｒ ｅ ｅ ｐ；ｃ ｒ ｅ ｅ ｐ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎｉ ｓ ｍ
镁合金 中加 入高强度 、高 弹性模量 、高熔点 的纤维 、晶须 或颗粒 等制成镁 基复合材 料后 ，镁 合金 的力学 性能有 显著 的提 高 ，同时还保 留了原有 的密度 小 、阻尼性 能好 等优点 … 。但 镁