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颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其存在的问题冶金0901班张莹20091311近年来，随着不断追求轻量化、高性能化、长寿命、高效能的发展目标带动牵引了轻质高强多功能颗粒增强铝基复合材料的持续发展。
提出的低密度、高比强度、高比模量、低膨胀、高导热、高可靠等优异以及良好的抗磨耐磨性能和耐有机液体和溶剂侵蚀等综合性能要求，传统轻质材料已很难全面满足要求，如铝合金模量低、线胀系数较大; 钛合金密度较大、热导率极低; 纤维增强树脂基复合材料在空间环境下使用易老化等，颗粒增强铝基复合材料经过30 多年的发展，已在国外航空航天领域得到了规模应用，这充分验证了与铝合金、钛合金、纤维树脂基复合材料等传统材料相比具有的显著性能优势，奠定了颗粒增强铝基复合材料在材料体系中的地位和竞争态势。
而且更重要的是，在世界范围内有丰富的铝资源，加之易于进行工艺加工成型和处理，因而制各和生产铝基复合材料比其他金属基复合材料更为经济，易于推广，可广泛应用于航空航天、军事、汽车、电子、体育运动等领域，因此，这种材料在国内外受到普遍重视。
颗粒增强铝基复合材料已成为当下世界金属基复合材料研究领域中的一个最为重要的热点，各国已经相继进入了颗粒增强铝基复台材料的应用开发阶段，在美国和欧洲发达国家，该类复台材料的工业应用已开始，并且被列为二十一世纪新材料应用开发的重要方向并日益向工业规模化生产和应用的方向发展。
本文旨在探讨颗粒增强铝基复合材料的制备方法及在亟待解决的各方面的问题，推进其应用发展的进程。
主要制备方法介绍：增强体颗粒的分布均匀性和界面结合状况是影响复合材料性能的重要因素。
因此，如何使增强体颗粒均匀分布于铝基体井与铝基体形成良好的界面结台是颗粒增强铝基复台材料制备过程中必须解决的两个最关键问题。
以下是制备颗粒增强铝基复合材料的一些方法：1、原位法原位法的原理是通过元素间或元素与化合物之间反应制备陶瓷增强金属基复合材料，是近年来迅速发展的一种新的复合工艺方法，目前已成功地在铝基中实现了硼化物、碳化物、氮化物等的原位反应。
无压浸渗法制备β-SiCp/Al电子封装材料工艺与性能研究的开题报告题目：无压浸渗法制备β-SiCp/Al电子封装材料工艺与性能研究一、研究背景随着电子技术的不断发展，集成电路的封装技术也在不断进步。
而电子封装材料作为集成电路的保护和载体，其性能的优化对于提高集成电路的整体性能和可靠性至关重要。
因此，研究和制备性能优异的电子封装材料已成为当前材料科学研究的热点之一。
β-SiCp/Al复合材料具有良好的导热性能和机械性能，可作为电子封装材料的备选之一。
而无压浸渗法是制备复合材料的有效方法之一，其制备的复合材料具有优异的性能和制备工艺的可控性。
因此，采用无压浸渗法制备β-SiCp/Al电子封装材料具有重要的研究意义。
二、研究目的本研究旨在采用无压浸渗法制备β-SiCp/Al电子封装材料，并探究其制备工艺对材料性能的影响。
具体研究目标如下：1.采用无压浸渗法制备β-SiCp/Al电子封装材料，并优化工艺参数；2.研究β-SiCp/Al材料的微观结构和物理性能，包括压缩强度、硬度和导热性能等；3.探究制备工艺对β-SiCp/Al材料性能的影响，分析制备工艺优化的可能性。
三、研究内容和方法1.β-SiCp/Al材料制备方法：采用无压浸渗法制备β-SiCp/Al材料，包括原料制备、混合、压制和浸渗等步骤。
通过调节工艺参数，优化制备工艺，制备高性能的β-SiCp/Al材料。
2.性能测试方法：采用SEM、XRD等分析方法，分析β-SiCp/Al材料的微观结构和物理性能。
采用压缩实验、硬度测试和导热实验，测试β-SiCp/Al材料的力学性能和导热性能。
3.数据处理和分析：对实验结果进行数据处理和分析，研究制备工艺对β-SiCp/Al材料性能的影响，并进行讨论和总结。
四、预期结果通过对β-SiCp/Al材料的制备和性能测试，预计可以获得以下研究结果：1.成功制备β-SiCp/Al材料，并确定其最佳制备工艺条件；2.分析β-SiCp/Al材料的微观结构和物理性能，明确其力学性能和导热性能；3.研究制备工艺对β-SiCp/Al材料性能的影响，提出优化建议。
碳纳米管增强铝基复合材料的制备及性能研究纳米相增强铝基复合材料是近年迅速发展起来的一种新型材料，表现出优异的理化和力学性能。
碳纳米管力学性能的理论和实验研究表明碳纳米管的韧性好，结构稳定，具有极小的尺度及优异的力学性能，是理想的一维纳米增强、增韧材料。
本文通过对无压渗透条件的探索，克服了碳纳米管与熔融铝不浸润性的障碍，实现了充分渗透，使碳纳米管在铝基体中分布均匀，与铝基体结合良好，同时对碳纳米管增强铝基复合材料的微结构、维氏硬度及摩擦磨损性能进行了研究。
一．设计与研究内容本实验采用无压渗透法制备了碳纳米管增强铝基复合材料，并对其摩擦性能进行了研究。
利用扫描电镜观察了复合材料断面的形貌，通过复合材料硬度测量和摩擦磨损实验，研究了不同碳纳米管体积分数对复合材料的硬度及摩擦磨损性能的影响。
同时根据碳纳米管增强铝基复合材料的特点，对材料的性能指标进行了预测。
二．选择基体和增强体材料的理由基体：铝1、低密度：铝基复合材料的密度一般在2.8左右，基本上与一般铝合金相当；2、高的比强度（强度/密度）：颗粒增强的铝基复合材料，其强度在400～700Mpa，与一般结构钢相当；3、高的比刚度（刚度/密度）：颗粒增强的铝及铝合金基复合材料弹性模量E约为80～140Gpa，其比刚度（E/P）比一般铝合金高约60%，是钢铁材料的1.5～2倍；4、优良的高温性能及高的抗大气腐蚀能力：一般铝合金（如硬铝超硬铝）的强度对温度较为敏感，而铝基复合材料的强度在高于300℃时才呈快速下降趋势，300℃时短时拉伸强度仍有400Mpa以上。
由于此材料的基体为铝及铝合金，故其抗大气腐蚀能力好；5、高的耐磨性：高的耐磨性是此材料显著的特点之一，在湿摩擦（有润滑）条件下呈现出优良的耐磨性。
增强体材料：碳纳米管1.碳纳米管的韧性好，结构稳定，具有极小的尺度及优异的力学性能，是理想的一维纳米增强、增韧材料；2.碳纳米管均匀地分散于复合材料中，且与铝基体结合良好；3.碳纳米管的加入增大了复合材料的硬度，且其摩擦系数和磨损率随着碳纳米管体积分数的增大而减小。
精 密 成 形 工 程第16卷 第4期 28JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING 2024年4月收稿日期：2024-03-01 Received ：2024-03-01基金项目：国家重点研发计划（2022YFB3707402）Fund ：National Key R&D Program of China (2022YFB3707402)引文格式：曹雷刚, 黄磊, 朱明雨, 等. 高体分铝基复合材料无压浸渗近净形制备[J]. 精密成形工程, 2024, 16(4): 28-35. CAO Leigang, HUANG Lei, ZHU Mingyu, et al. Near-net-shape Preparation of High Volume Fraction Aluminum-matrix Com-posite by Pressureless Infiltration[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(4): 28-35. *通信作者（Corresponding author ） 高体分铝基复合材料无压浸渗近净形制备曹雷刚，黄磊，朱明雨，杨越，刘园，崔岩*（北方工业大学 机械与材料工程学院，北京 100144）摘要：目的 研究高体分铝基复合材料无压浸渗近净形制备的可行性，分析近净形复合材料的微观组织和力学性能。
方法 分别采用74 μm 的碳化硅颗粒和5%（质量分数）的聚乙烯醇溶液作为增强相和黏结剂，通过模具冷压获得立方体陶瓷生坯，经干燥后加工成异形预制体，再经高温烧结脱胶处理，采用无压浸渗法制备高体分铝基复合材料近净形样品，并采用颗粒自然堆积方案制备复合材料对比样品。
采用扫描电子显微镜、三点弯曲测试等手段对比分析复合材料的微观组织、力学性能和断口形貌。
结果 基于无压浸渗法成功制备出具有特定外形结构的铝基复合材料，复合材料密度为2.93 g/cm 3，弯曲强度为327 MPa ，弹性模量为205 GPa ，可达到自然堆积型复合材料弯曲强度的86.7%。
无压渗透法制备铝基复合材料的研究现状李杨20090560材料科学与工程学院090901前言无压渗透法是美国Lanxide公司M．K．Aghaianian等人于1989年在直接金属氧化法(DIMOX)工艺基础上发展而来的又一种制备复合材料的新方法，该法使用特殊的渗透气氛(如氮、氩和氢混合气等)，使得铝液能自动渗入填料预制体中而形成兼有基体和增强体综合优良性能的复合材料。
无压渗透法因其具有工艺简单、成本低廉、产品性能优良、增强体的体积可控等优点，在短短的数年内得到了飞速的发展，不仅是产品系列得到了扩展，制备技术也从单体材料的生长拓展为基体与预制体的复合技术，即铝合金熔液渗入到各种相容的金属及非金属颗粒、晶须和纤维等预制件中(尤其是SiC、A12O3)制备出多成分的复合材料。
从研究现状来看，目前利用无压渗透法所研究的复合材料主要集中在下列几种：SiCp／Al复合材料、B4C／A1复合材料和Al2O3/Al 复合材料。
本文主要叙述了无压渗透法制备铝基复合材料的工艺原理、工艺过程及其控制因素以及无压渗透法制备碳化硼铝基复合材料的研究现状。
一、无压渗透法制备铝基复合材料的工艺原理无压渗透法充分利用了熔融金属铝液与环境气氛之间的反应，消耗有限空间内的氧或特殊气氛，在增强颗粒间或预制件中形成局部真空，自行生成增强相的同时使熔融金属的润湿液面不断向未渗透的区域推进，直至完全渗透。
实现无压渗透须具备下列条件。
(1)反应前沿的通道是开放形的，且为毛细管状。
微观通道越大，合金熔液向界面的供应越容易，渗透也越容易进行。
当合金中含有si元素时有助于扩大渗透所需的微观通道。
(2)要实现无压渗透状态下的自发渗透，必须克服陶瓷颗粒与铝液间的不润湿性，并在毛细管中(或通道内)形成局部的真空，造成吸渗的现象。
Mg元素是保证基体与增强体间的润湿与渗透过程顺利进行的必要因素。
实验证明，Mg是一种活性元素，将其加入铝液中，会形成界面处的局部聚集，其高的蒸气压会破坏层，改变界面处的氧化状态，故而一方面可以降低熔融铝合金的表面张力，另一方面可以降低固液表面能，使得润湿角减小，自发渗透得以进行。
铝基复合材料研究进展文章将从铝基复合材料强化机理等方面，介绍铝基复合材料的在目前阶段的研究进展，及铝基复合材料强化方面的研究与应用。
希望通过文章的介绍，对相关工作提供参考。
标签：铝基复合材料；强化；基体前言随着现代科技水平的迅速发展，在航空航天、军用以及其它高科技领域传统材料已经很难满足其需要。
复合材料以其综合性能优异的特点逐步开始代替传统单一材料。
然而一些纤维增强树脂基在某些特定的空间环境下使用时容易产生老化。
在此方面，铝基复合材料具有高比强度、比模量、低热膨胀系数，较高的高温力学性能以及抗疲劳、耐磨损等优良性能，特别是颗粒、短纤维、晶须等非连续增强的铝基复合材料，因其良好的可再加工性及尺寸稳定性备受关注，成为近年来研究最多的复合材料。
1 金属基复合材料强化机理由于材料的强度是一个极度结构敏感性质，金属基复合材料的变形过程极具复杂性，其所具有的强化机制在现有的模型只能在一定程度上较好地诠释金属基复合材料时的强化规律，不能完全得出具体的强化数值。
金属基复合材料的强化机理主要有以下方面：1.1 增强体承载与载荷传递金属基复合材料的主要强化机制是载荷从基体向增强体传递的一个过程，增强体是主要起的是一个承担者作用。
目前相关的模型举例很多，最简单的是混合定律，该模型未考虑增强体形状、分布等其他因素对材料的影响，因此预测强度与实际相比相差较大。
Nardone和Prewo的改进剪切套模型是根据载荷在基体与增强体界面上传递的机制建立的，从该模型计算出的所得的屈服强度值可确认比实验所得屈服强度值约高10%。
1.2 基体中的位错强化金属的热膨胀系数一般要比增强相的热膨胀系数大很多，因此在金属基复合材料的制作生产和热处理过程中，在基体材料中会形成高密度的位错，导致强化。
位错模型主要包括：Orowan模型；林位错硬化模型；弹性栓模型；冲孔模型，且Orowan机制可以较好的预测材料的强度值，对材料强度的预判有着明显的帮助。
铝基复合材料的制备与性能研究铝基复合材料是一种结构轻、强度高的先进材料，因其具有良好的综合性能，广泛应用于飞机、航天器以及高速列车等领域。
本文将探讨铝基复合材料的制备方法以及其性能研究。
一、制备方法铝基复合材料的制备方法主要有粉末冶金法、热压力法和表面处理复合法等。
其中，粉末冶金法是一种常见的制备铝基复合材料的方法。
这种方法通过将金属粉末和增强相粉末混合，利用高温和高压进行烧结和热机械压实，使其形成均匀的复合结构。
热压力法则是将预先制备好的增强相附加在铝基体上，并在高压和高温下进行压实，使其与铝基体结合紧密。
表面处理复合法则是通过在铝基体表面进行化学处理，形成一层与增强相似的物质，再将增强相粘贴在其上，通过热处理将其牢固结合。
二、性能研究铝基复合材料具有良好的性能，主要表现在以下几个方面：1. 机械性能：铝基复合材料的机械性能优异，强度高、硬度大。
这主要得益于增强相的加入，使其成为一种具有强韧性的材料。
通过对不同增强相的选择和控制，可以调节铝基复合材料的力学性能，使其适用于不同的工程领域。
2. 热性能：铝基复合材料的热导率相对较低，热膨胀系数相对较小。
这使得铝基复合材料在高温环境下具有稳定的性能，并能够抵抗热膨胀引起的变形和应力。
3. 导电性：铝基复合材料具有优良的电导性能，可以广泛应用于电子器件和导电材料领域。
增强相的加入可以提高铝基复合材料的导电性，进而提高其在导电领域的应用性能。
4. 耐腐蚀性：铝基复合材料具有较好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸碱等腐蚀介质的侵蚀。
这使得铝基复合材料在化学工业等领域具有广泛的应用前景。
在铝基复合材料的性能研究中，可以通过各种表征手段来评估材料的性能。
例如，利用扫描电子显微镜（SEM）来观察材料的微观形貌和界面结构；利用X射线衍射（XRD）来分析材料的晶体结构和相组成；利用力学测试方法来评估材料的强度和硬度等。
这些手段的综合运用可以全面地评价铝基复合材料的性能，并为其进一步的应用研究提供指导。
Sip/Al复合材料的发展及研究现状自1958年世界上第一块集成电路问世以来,微电子技术的核心及代表—集成电路(ＩＣ)技术经历了飞速的发展。
在微电子集成电路以及大功率整流器件中,因材料之间热膨胀系数的不匹配而引起的热应力以及散热性能不佳而导致的热疲劳成为微电子电路和器件的主要失效形式。
30%左右的芯片计算能力受到封装材料的限制,解决该问题的重要手段就是进行合理的封装。
此时封装对系统性能的影响已经变得与芯片同样的重要。
常见的电子元器件裸露在外的仅仅是它们的封装外壳。
电子封装就是把构成电子器件或集成电路的各种部件按规定的要求，实现合理布局、组装、键合、连接、与环境隔离和保护等操作工艺。
电子封装应当实现防止水分、尘埃及有害气体对电子器件或集成电路的侵入，减少震动、防止外力损伤和稳定元件参数的目的。
对电子元器件进行封装可以对内部结构起到保护、支撑的作用。
除此之外，由于电子元件在工作的时候会把消耗的一部分电能转化成热量，这些热量如果不能及时散发就会导致器件的失效，所以封装材料在很大的程度上起到了散热器的作用。
一些电子器件在特殊环境F工作时会与海水、酸雨、盐雾等等有腐蚀性的介质接触，这时外层的封装材料就会起到防腐蚀的作用。
在有电磁辐射的环境下，封装材料还可以起到防止局部高压、射频信号和因发热而伤害临近的电子器件的作用。
在运输以及使用过程中，封装材料对内部的电子元件起到了防止压力、震动、冲击和摩擦的作用。
基于电子封装所起的以上作用，对应用于电子封装的材料就提出了以下的要求：(1)导热性能良好导热性能是封装基片材料所要考虑的主要性能。
大规模集成电路(LSI)集成度、表面安装密度及半导体输出功率的不断提高，带来的主要问题之一就是电子元器件单位体积发热量显著增加。
大规模集成电路允许工作温度范围为0～70℃，可靠使用温度范围为0～40℃，当半导体器件发热面温度由100℃升高到125℃时，故障将会增加5～6倍。
电路高速运转而产生的热量甚至可以使电路温度达到400℃，如果封装基片不能及时散热，这将影响电子设备的寿命和运行状况。
无压浸渗法制备SiC/Al电子封装材料的开题报告引言：随着电子技术的发展，电子封装材料的性能需求也越来越高。
SiC/Al 复合材料具有良好的机械性能、导热性能和耐高温性能，因此广泛应用于电子封装领域。
目前，制备SiC/Al电子封装材料的方法主要有热压法、注射成型法、粉末冶金法等。
然而，这些制备方法中普遍存在着成本高、工艺复杂、产率低等问题。
因此，寻找一种高效、低成本的制备SiC/Al电子封装材料的方法十分必要。
研究内容：本文旨在探究一种新型的无压浸渗法制备SiC/Al电子封装材料的方法，并对制备过程中影响材料性能的主要参数进行优化。
具体包括以下几个方面的研究内容：1. 研究不同粒径SiC颗粒与Al粉混合比对材料性能的影响；2. 探究浸渗温度、时间、压力等工艺参数对材料性能的影响；3. 优化制备工艺，提高SiC/Al电子封装材料的性能；4. 分析制备SiC/Al电子封装材料的成本和效益。
计划实验步骤：1. 制备不同颗粒大小的SiC和Al粉，并按照不同的比例混合；2. 将混合物与熔融的Al-Si合金浸渗；3. 调节浸渗温度、时间和压力等工艺参数，在制备材料的同时测试材料的机械性能、导热性能和耐高温性能；4. 优化工艺参数，改善材料性能；5. 分析制备SiC/Al电子封装材料的成本和效益，比较与其他方法的差异。
预期成果：通过实验设计和数据分析，本文预计可以得到以下成果：1. 确定各种工艺参数对制备材料性能的影响，达到最佳性能状态；2. 得出优化制备工艺的结论，提高SiC/Al电子封装材料的性能；3. 评估无压浸渗法制备SiC/Al电子封装材料的成本和效益，并与其他方法进行比较；4. 为电子封装材料研究领域提供新的制备方法和技术支持。
预期意义：本文研究的无压浸渗法制备SiC/Al电子封装材料的方法，具有工艺简单、成本低、环保等优点。
在电子封装行业中，有着广泛的应用前景，可以为该领域提供一种新型的材料制备方法。
