黑龙 江冶金
铸渗技术制备表面复合材料研究现状及发展趋势
祝凯 （黑龙江省冶金研究所。黑龙江哈尔滨１５００４０）
摘要：本文简要介绍了铸渗技术及其发展历史，总结了目前我国铸渗技术研究现状，分析了铸渗技术存在的 主要问题并提出了解决方法。 关键词：铸渗；现状；发展
铸渗技术就是将合金粉末或陶瓷颗粒等与黏
结剂、溶剂混合后制成膏块预先固定在型壁的特
定位置——需要提高表面性能的部位，然后通过
浇注金属液浸透涂料（或预制块）的毛细孔隙，与
铸渗材料发生界面冶金反应，使合金粉末熔解、融
化，并与基体金属融合为一体，从而在铸件表面形
成一层具有特殊组织和性能的复合层。按照铸渗
剂形成的方式不同，可分为涂覆法、粉末冶金成型
法；按照浇注工艺不同，可分为重力场铸渗、超重
力场铸渗、离心力场铸渗、负压铸渗等；按照造型
材料的不同，可分为普通砂型铸渗、石墨砂型铸渗
等。
１铸渗技术发展历史
铸渗技术的研究及应用源于涂敷铸造工艺，
１９１３年由美国人ＤＡＶＩＳ创立，并于２０世纪７０年
代得到迅速发展，美国、德国、日本、加拿大等国家
在这方面研究都比较深人。国内铸渗技术的研究
相对较晚，到２０世纪８０年代中国的铸造工作者也
对铸渗技术进行了大量的研究和探索，并且吸取
了国外的经验，取得了较大的进展。２０世纪９０年
收稿日期：２００６—０４—０３ 代以来，铸渗工艺被应用到了铸件表面复合材料
的研究开发中。
２我国铸渗技术研究现状
近年来，在我国应用铸渗技术制备梯度功能
材料受到普遍重视，特别是铸渗工艺在耐磨件上
的研究与开发有了进一步的发展。沈阳铸造研究
所用ＷＣ强化球铁，耐磨性提高３倍以上。北京科
技大学在灰口铸铁钢锭模表面渗棚，阜新矿业学
院在球墨铸铁锤头表面铸渗凡和钛，均提高了工
件的使用寿命。清华大学的易又南、杨瑞林等人
通过对铸渗高铬白口铸铁复合材质的风扇磨冲击
板进行了试验研究，发现表面铸渗的高铬白口铁
冲击板耐磨性比ＺＧ５０Ｍｎ２冲击板提高了２８％，ＷＣ
碳纤维增强陶瓷基复合材料的制备及性能研究
碳纤维增强陶瓷基复合材料是一种具有优异性能的复合材料，具有高强度、高刚度、低密度、高温耐性、抗腐蚀等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、新能源等领域。本文将对碳纤维增强陶瓷基复合材料的制备及其性能研究进行探讨。
1. 背景
传统金属材料存在密度大、重量重、强度低等问题，难以满足现代工业的需求。而复合材料的出现解决了这一问题，毫不夸张地说，“复合材料就是未来工业的材料”。其中最为突出的就是碳纤维增强陶瓷基复合材料。
2. 制备方法
制备碳纤维增强陶瓷基复合材料的方法有多种，其中最为常见的是热压法和热处理法。
热压法是将预先制备的碳纤维增强陶瓷基复合材料在高温高压下进行加热压制，使其形成连续的结构。这种方法适用于制备块状和板状复合材料。
热处理法则是先将碳纤维增强材料进行数次高温氧化处理，使其表面形成含有氧的层，然后进行碳化处理和陶瓷化处理，最终得到陶瓷基复合材料。这种方法适用于制备复杂形状的复合材料。
3. 性能研究
碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的性能，如高强度、高刚度、低密度、高温耐性、抗腐蚀等，其力学性能和热学性能是研究的重点。
力学性能研究主要包括拉伸强度、屈服强度、断裂韧性等指标的测试和评估。热学性能研究主要包括热膨胀系数、导热系数、热稳定性等指标的测试和评估。 研究表明，碳纤维增强陶瓷基复合材料的力学性能远远优于传统金属材料，具有极高的强度和刚度；而其热学性能也表现出卓越的优势，具有很高的耐热性和热稳定性。
4. 应用前景
碳纤维增强陶瓷基复合材料具有广泛的应用前景。在航空和航天产业中，用以制造减重、高刚度、高强度的重要部件；在汽车产业中，用于制造轻量化结构件和发动机；在新能源领域，用于制造高温耐受的储能材料等。
总之，碳纤维增强陶瓷基复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景，能够为现代工业的发展做出巨大的贡献。
个人资料整理 仅限学习使用
碳纤维复合材料的应用研究进展
姜楠
＜湖北大学材料科学与工程学院，武汉 430062）
摘要：本文概述了碳纤维复合材料vCFRP）的性能特点和应用研究进展。简要 介绍了碳纤维复合材料在大飞机制造业，深海油气田，非织造设备等方面的应 用情况，碳纤维复合材料湿热性能和抗氧化烧蚀技术的研究进展以及国内外的 研究状况。
关键词：碳纤维复合材料大飞机深海油气田非织造设备湿热性能抗氧化 烧蚀技术应用研究
1前言
碳纤维复合材料＜CFRP）自20世纪50年代面世以来就主要用于军工，航天 ，航空等尖端科学技术领域，其高强、高模、轻质、耐热、抗腐蚀等独特的性 能使其在飞机、火箭、导弹、人造卫星等方面发挥了巨大作用。随着 CFRP材料
性能的不断完善和提高，其优越的性能逐步被认可及价格的大幅度下降，使得 它在民用工业上的应用逐步扩大，目前在土木建筑、纺织、石油工业、医疗机 械、汽车工业等领域得到了广泛应用。
2 CFRP材料的性能特点
碳纤维是由碳元素组成的一种高性能增强纤维。其最高强度已达 7000MPa
，最高弹性模量达900GPa,而其密度约为1.8~2.1g/cm3,并具有低热膨胀、高 导热、耐磨、耐高温等优异性能，是一种很有发展前景的高性能纤维。碳纤维 由高度取向的石墨片层组成，并有明显的各向异性，沿纤维轴向 ，强度高、模量
高，而横向性能差，其强度和模量都很低。因此在使用时，主要应用碳纤维在 轴向的高性能。[1-2]
碳纤维是黑色有光泽，柔软的细丝。单纤维直径为
5~10pm，一般以数百根至一万根碳纤维组成的束丝供使用。由于原料和热处理 工艺不同，碳纤维的品种很多。高强度型碳纤维的密度约为 1.8g/cm3,而高模
量和超高模量的碳纤维密度约为1.85~2.1g/cm3。碳纤维具有优异的力学性能和 物理化学性能。碳纤维的另一特征是热膨胀系数小，其热膨胀系数与石墨片层 取向和石墨化程度有密切的关系。碳纤维具有优异的耐热和耐腐蚀性能。在惰 性气氛下碳纤维热稳定性好，在 2000C的高温下仍能保持良好的力学性能；但 在氧化氛围下超过450C碳纤维将被氧化，使其力学性能下降。碳纤维能耐一 般的酸，碱腐蚀。在高温下和金属有不同程度的界面反应，严重损伤纤维，因 此在用作金属基复合材料的增强物时，应采取有效的防止反应的措施。另外碳 纤维还有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也不脆化。 [3]
碳纤维复合材料的制备工艺及其应用
一、 碳纤维复合材料概述
碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的材料，具有轻质、高强、高模量、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点，是目前运用广泛的一种高性能材料。碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑结构等领域。如今，其中最为流行的应用就是在制造高档化、高速度、高精度单体器和新颖双翼飞行器上。
二、 碳纤维复合材料的制备工艺
碳纤维复合材料的制备过程是由多个工艺环节组成的，下面将针对每个环节逐一介绍。
1.纤维预处理
碳纤维预处理是将原始碳纤维进行表面处理的过程，主要是增加碳纤维与树脂基体间的结合力。预处理方法主要有物理法、化学法和物化结合法等。
2. 纤维束成型
纤维束成型过程即是对碳纤维进行方向、密度、弯曲等要求的布放，旨在保障最终制品的力学性能和外观质量。这个过程是全过程中最主要的工艺点。 3. 预浸胶（浸渍）
预浸胶过程即是将干燥的碳纤维通过浸渍机进行一遍遍地浸润预浸膜，以保障纤维与树脂基体的结合质量和防止气泡的存在。浸前要在浸润池内先提前进行啊溶剂和树脂的混合溶解，提高浸渍的成效。
4.层叠成形
层叠成形过程即是替代传统的钣金模具来进行原料成型工艺，具有工艺灵活、生产效益高的特点。一般有人工贴放和机器封装成型两种方法。一个部位若是需要多层叠放，需对第一个和最后一个层间进行封闭处理。
5. 热固化
热固化是将层叠成型后的半成品传送至热压机进行加压热处理，达成树脂基体固化硬化的工艺过程，这个过程也是碳纤维复合材料制品性能优良的重要原因。
三、 碳纤维复合材料的应用
碳纤维复合材料的优异性能，使得其在许多工业领域得以广泛应用，下面将对其主要应用领域进行介绍。
1. 航空航天领域 碳纤维复合材料在航空航天领域中得到了广泛应用，如飞机翼、机身、尾翼等部位以及航空发动机的结构件等。其优秀的轻重比使得飞机自身质量大大减轻，節省燃油成本以及大幅减少大气污染。
