金属基陶瓷复合材料制备技术研究发展与应用

金属基复合材料的发展现状与应用前景金属基复合材料( M MCs) 问世至今已有30 余年。

M MCs 的耐温性较高, 力学性能( 特别是刚度) 比一般金属的好, 此外它还具有导电性以及在高真空条件下不释放小分子的特点, 克服了树脂基复合材料在航宇领域中使用时存在的缺点, 因此受到航空航天部门的青睐。

然而, 尽管MM Cs 在航天飞机以及其他一些尖端技术中已经获得应用, 但用量很小, 不足以推动其发展。

近年来虽然努力在民用领域寻找机遇, 但终因成本偏高而缺乏与金属等其他传统材料竞争的优势。

因此发展MM Cs 的出路在于寻找降低成本的措施, 同时也要探索能充分发挥其特色的应用领域。

鉴于复合材料的成型工艺占其成本的60% ~ 70% , 所以研究发展高效、省时、低能耗、设备简单、能实现近似无余量成型的工艺方法是当务之急。

1、金属基复合材料制备技术1.1各种制备方法简评MMCs 通常按增强体的形式分类, 如连续纤维增强、短纤维或晶须增强、颗粒增强以及片层叠合等。

由于连续纤维增强的MM Cs 必须先制成复合丝或复合片等先驱体, 工艺复杂而成本高, 因此除了极少量有特殊要求的零件(如航天飞机的结构梁)采用外,目前尚看不到有扩大应用的可能性。

本文着重叙述的是颗粒、短纤维或晶须等非连续增强体的MM Cs, 其中, 颗粒增强的M MCs 已具备批量生产条件, 有良好的发展前景。

迄今, 已开发出不少非连续增强体MMCs的制备方法,见表1在表 1 列出的各种制备方法中, 搅拌混合法和挤压铸造法比较成熟,已具备批量生产的条件。

对搅拌混合法工艺已完成了大量研究工作,其中包括对增强体进行表面处理,以改善其与基体金属的浸润性;调整基体合金元素以减轻界面反应对MMCs性能的影响;在设备方面则改进了搅拌桨的形式以改善增强体分布的均匀性,此外,研究了增强体的加入机构,为降低气孔率还制作了施加负压的装置;在工艺条件上则研究了搅拌速度和金属熔体温度对混合均匀度和产生气泡的影响。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一类具有优良性能的新型材料，它不仅具有金属材料的优良导热性和导电性，还具有陶瓷材料的高硬度、耐磨性和耐腐蚀性，因此在航空航天、汽车、机械制造等领域具有广泛的应用前景。

本文旨在探讨陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展，为该类材料的进一步研究和应用提供参考。

1. 粉末冶金法粉末冶金法是制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的常用方法之一。

选取合适的金属基体粉末和陶瓷颗粒进行混合，并添加适量的增强剂和成型剂进行混合压制，然后通过烧结、热压等工艺最终制备成复合材料。

粉末冶金法可以制备出具有较高密度和良好界面结合的复合材料，但制备工艺复杂、成本较高。

2. 溶液浸渗法溶液浸渗法是一种在金属基体表面形成陶瓷涂层的方法，通过浸渗、烧结等工艺将陶瓷颗粒固定在金属基体表面，形成陶瓷颗粒增强的金属基复合材料。

这种方法制备的复合材料具有优良的耐磨性和耐腐蚀性，但陶瓷颗粒与金属基体的结合强度较低。

1. 界面改性技术界面是陶瓷颗粒增强金属基复合材料中的关键问题，在材料的性能和稳定性方面起着至关重要的作用。

近年来，界面改性技术成为了该领域的研究热点之一，主要包括化学镀法、溶液法、电沉积法等，通过在界面上形成一层化学反应层或添加一层助熔金属来改善陶瓷颗粒与金属基体之间的结合强度，从而提高复合材料的性能。

2. 热处理工艺热处理工艺是影响陶瓷颗粒增强金属基复合材料性能的重要因素之一。

通过热处理工艺可以调控材料的组织结构和晶粒尺寸，进而影响材料的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性能。

研究表明，适当的热处理工艺可以明显提高复合材料的性能，成为目前研究的重点之一。

3. 新型复合材料随着纳米科技的发展，纳米陶瓷颗粒增强金属基复合材料成为了当前研究的热点之一。

纳米材料具有尺寸效应、表面效应和量子效应等特点，可以显著改善复合材料的力学性能和耐磨性能，因此备受关注。

除了纳米材料，纤维增强复合材料、层状复合材料等新型复合材料也在不断涌现，为陶瓷颗粒增强金属基复合材料的研究和应用带来了新的发展机遇。

金属陶瓷材料的制备及性能研究随着科学技术的不断发展，金属陶瓷材料越来越受到人们的关注。

金属陶瓷材料是指由金属和非金属陶瓷组成的复合材料。

在金属陶瓷材料的制备及性能研究方面，近年来取得了很多进展。

一、金属陶瓷材料的制备金属陶瓷材料的制备方法有多种，常见的有电化学还原法、高能球磨法和等离子喷涂法等。

1.电化学还原法该方法是把金属离子和陶瓷离子混在一起，通过再生电极还原得到金属陶瓷复合材料。

这种方法的优点是可以调整材料的成分和微观结构，制备出高强度、高硬度的材料。

2.高能球磨法该方法是利用高能球磨机制备金属陶瓷材料。

通过高速旋转的球磨机让金属颗粒与陶瓷颗粒碰撞，从而实现混合和合成。

该方法的优点是可以控制材料的组成和微观结构，同时还能制备出粉体和纳米材料。

3.等离子喷涂法该方法是将金属和陶瓷喷涂在基材上，然后进行烧结。

该方法的优点是可以制备出大规模、高性能的金属陶瓷材料，同时还可以在材料表面形成一层密实和坚硬的涂层。

二、金属陶瓷材料的性能研究金属陶瓷材料具有许多独特的性能，比如高强度、高硬度、高耐蚀性和高温稳定性等。

在金属陶瓷材料的性能研究方面，目前主要集中在以下几个方面：1.力学性能金属陶瓷不仅具有优异的力学性能，而且还能在高温和高压等恶劣环境下保持稳定。

目前，通过力学测试可以评估金属陶瓷材料的强度、硬度、断裂韧性和抗疲劳性等性能。

2.耐腐蚀性能金属陶瓷材料具有优异的耐腐蚀性能，这使它在化工、航空和海洋等领域有着广泛的应用前景。

目前，通过模拟实验和电化学测试等方法可以评估金属陶瓷材料的耐腐蚀性能。

3.热性能金属陶瓷材料具有优异的热性能，能够在高温高压环境下保持结构稳定和性能不变。

目前，通过热重分析和热膨胀等测试方法可以评估金属陶瓷材料的热性能。

总之，金属陶瓷材料在现代工业中具有广泛的应用前景，其制备及性能研究已经成为了一个热门的研究领域。

未来，随着技术的不断发展，金属陶瓷材料将会在更多领域发挥着重要的作用。

金属基复合材料的发展趋势金属基复合材料是一种将金属基体与其他增强材料（如纤维、颗粒等）组合在一起制成的新型材料。

它具有金属材料的优良性能，如高强度、高刚度、耐磨性等，并且能够通过引入增强材料来改善其综合性能。

随着工业技术的发展和应用的不断扩大，金属基复合材料的发展趋势主要表现在以下几个方面：1. 材料的多元化发展：金属基复合材料不仅可以使用不同种类的金属作为基体材料，还可以结合多种不同类型的增强材料，如纤维、颗粒等。

随着技术的进步，人们对于材料的性能要求越来越高，因此金属基复合材料的开发可望得到更大的关注和广泛的应用。

未来，金属基复合材料将进一步向高性能、高温、高强度等方向发展。

2. 制备工艺的改进：金属基复合材料的制备工艺对其性能起着重要的影响。

未来，人们将继续改进金属基复合材料的制备工艺，以提高材料的可塑性、成型性和耐高温性能。

例如，采用先进的热处理工艺、粉末冶金、熔融铸造等方法将有助于制备出更加优质的金属基复合材料。

3. 结构设计的优化：金属基复合材料的性能不仅与材料本身的性能有关，还与其结构设计密切相关。

通过合理的结构设计，可以优化材料的机械性能、热性能和耐腐蚀性能。

未来，人们将通过模拟分析和先进的设计方法，针对不同应用领域开发出更加优化的金属基复合材料结构。

4. 新型增强材料的研究：金属基复合材料在增强材料的选择上有很大的灵活性。

未来，人们将继续寻找新型的增强材料，并研究其与金属基体的相容性和增强效果。

例如，纳米材料、陶瓷颗粒等新型增强材料的引入，将进一步提高金属基复合材料的性能。

5. 应用领域的扩大：金属基复合材料由于其优异的性能，在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到了广泛应用。

未来，随着技术的发展和应用需求的不断增加，金属基复合材料将在更多领域得到应用。

尤其是在新能源、环保、生物医学等领域，金属基复合材料的应用前景将更加广阔。

总之，随着工业技术的不断发展，金属基复合材料将继续取得重大进展。

金属基复合材料的现状与发展趋势金属基复合材料是指将金属作为基体材料，与其他非金属材料（如陶瓷、复合材料纤维等）进行复合制备的材料。

目前，金属基复合材料在诸多领域中得到了广泛的应用，包括航空航天、汽车、电子、建筑等。

金属基复合材料的现状主要体现在以下几个方面：1. 材料种类丰富：金属基复合材料的种类非常多样，包括金属基陶瓷复合材料、金属基纤维复合材料、金属基聚合物复合材料等。

不同种类的金属基复合材料具有不同的特性和应用领域。

2. 性能优良：金属基复合材料具有金属和非金属材料的优势，综合性能较好。

例如，金属基纤维复合材料具有较高的强度和刚度，金属基陶瓷复合材料具有较高的耐磨性和耐高温性能。

3. 制备技术成熟：金属基复合材料的制备技术已经较为成熟，包括热压、热等静压、粉末冶金、特殊金属/陶瓷涂覆等多种制备方法。

这些方法能够制备出具有均匀组织结构和良好性能的金属基复合材料。

未来，金属基复合材料的发展趋势主要包括以下几点：1. 变革材料设计：研究人员将继续探索金属基复合材料的设计、制备和性能调控方法，以实现更好的性能和应用。

例如，通过优化复合材料的界面结构和增加金属间化合物相的形成，进一步提高复合材料的力学性能和耐磨性能。

2. 发展新型金属基复合材料：随着科学技术的不断进步，新型金属基复合材料将不断涌现。

例如，碳纳米管增强金属基复合材料、石墨烯增强金属基复合材料等具有很高研究和应用价值。

3. 应用拓展：金属基复合材料在航空航天、汽车、电子等领域的应用将进一步拓展。

例如，开发具有轻质、高强度和高温耐受性能的复合材料，可用于制造飞机、汽车零件、电子器件等。

金属基复合材料具有广阔的应用前景，并且随着技术的发展和研究的深入，其性能和应用将得到进一步提高和扩展。

金属陶瓷材料的制备及其应用一、引言金属陶瓷材料作为一类新型复合材料，其独特的结构和性能使其在多个领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍金属陶瓷材料的制备方法和应用领域，以期为其研究和应用提供一定的参考和启示。

二、金属陶瓷材料的制备方法1.粉末冶金法该方法是以金属和氧化物粉末为原料，在高温下进行反应和烧结制备而成。

其中，金属粉末是填充材料，氧化物粉末是增强材料，通过粉末混合、压制、烧结等工艺步骤进行制备。

这种方法的优点是可以控制材料的组成和结构，缺点是制备成本较高。

2.溶胶–凝胶法该方法是将金属含有的化合物和有机物等混合在一起，形成凝胶体系，在高温下进行焙烧和烧结，制备出金属陶瓷材料。

该方法制备的金属陶瓷材料具有高的密度和均匀的组织结构，但制备时间较长。

3.化学镀法该方法是将合成的金属溶液浸入陶瓷基体中，使用化学反应在基体表面沉积金属层。

该方法制备的金属陶瓷材料组织均匀，但是粘附力较差，易剥离；同时制备工艺复杂。

4.超临界流体法该方法是在超临界状态下，将金属和陶瓷原料导入反应器中，制备出金属陶瓷材料。

该方法制备时间短，但制备设备和操作难度较大。

三、金属陶瓷材料的应用领域1.航空航天领域金属陶瓷材料由于其优异的力学性能和高温抗氧化性能，在航空航天领域得到广泛应用。

比如，用于航空发动机的涡轮叶片、加力燃烧室件等高温零部件。

2.汽车工业领域金属陶瓷材料的高强度和高耐磨性能，使其成为汽车发动机部件的理想材料。

比如，在汽车缸套内涂覆金属陶瓷涂层，可以提高缸套的耐磨性和降低摩擦系数。

3.医疗应用领域金属陶瓷材料具有生物相容性良好的特点，可以用于人工骨头、牙齿和骨骼修复等医疗领域。

比如，人工髋关节、人工牙齿等。

4.电子信息领域金属陶瓷材料具有良好的导电性能和电磁屏蔽性能，广泛应用于电子信息领域。

比如，核心材料、电子元器件的制造等。

四、结论金属陶瓷材料作为一类具有广泛发展前景的新型复合材料，其制备方法和应用领域十分多样化。

陶瓷基复合材料的研究现状与发展前景目前，陶瓷基复合材料的研究主要集中在以下几个方面：1.多相复合材料的设计与制备：陶瓷基复合材料通常由陶瓷基质和强化相组成，通过调控两者之间的相互作用，可以实现材料性能的优化。

目前，研究者们通过改变不同相的比例、尺寸和形态，以及引入适量的界面相来实现复合材料的设计。

此外，也有学者通过设计多层结构、梯度结构和纳米结构等方法来增加材料的界面面积和界面结合强度，从而提高材料的力学性能和耐磨性能。

2.陶瓷基复合材料的性能改善：陶瓷基复合材料的一个主要目标是提高其力学性能和耐磨性能。

为此，研究者在陶瓷基复合材料中引入了各种强化相，如碳化硅、碳化硼、氮化硅等，以提高材料的硬度和强度。

此外，还有学者通过控制复合材料的纤维方向、制备多孔材料等方法，来改善材料的韧性和抗撞击性能。

同时，还有部分研究者在陶瓷基复合材料中引入纳米颗粒、纳米管道和纳米纤维等，以提高材料的导电性、导热性和光学性能。

3.陶瓷基复合材料的制备技术：陶瓷基复合材料的制备通常包括两个步骤，即原料的混合和制备过程的选择。

在混合过程中，常用的方法包括干法混合、湿法混合和机械合金化等。

而在制备过程的选择上，常用的方法包括烧结、热压、热等静压、溶胶凝胶法、化学气相沉积等。

在制备技术方面，人们的研究重点主要集中在提高材料的致密性、结晶度和尺寸的控制等方面。

陶瓷基复合材料在各个领域中都有广泛的应用前景。

例如，在航空航天领域，陶瓷基复合材料可以用于制造高温结构件、涡轮叶片和发动机喷嘴等部件，以提高其耐高温和高应力环境下的性能。

在电子设备领域，陶瓷基复合材料可以用于制造封装材料、电阻器和散热器等器件，以提高其耐高温和导热性能。

在汽车制造领域，陶瓷基复合材料可以用于制造发动机和刹车系统等重要零部件，以提高其耐磨和耐蚀性能。

综上所述，陶瓷基复合材料是一种性能优异、应用前景广阔的材料。

通过不断地改进材料的设计和制备技术，陶瓷基复合材料有望在各个领域中得到更广泛的应用。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备与性能研究引言：随着科学技术的进步，材料科学领域也取得了显著的进展。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料成为了研究的热点之一。

本文将探讨该复合材料的制备方法和性能研究。

一、制备方法：陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法多种多样。

其中一个常用的方法是粉末冶金法。

首先，通过球磨法将金属粉末与陶瓷颗粒混合均匀。

然后，将混合物注入模具，并在高温条件下进行压制和烧结，以形成复合材料。

此方法简单易行，能够实现高度的材料均匀性。

另一种制备方法是熔融法。

这种方法是将金属熔体中加入陶瓷颗粒，然后冷却凝固成型。

这种方法适用于制备大面积的复合材料，并能够获得高强度和耐磨性的材料。

除了以上两种方法，还有一些其他的制备方法，如电沉积法、化学气相沉积法等。

这些方法各有优劣，根据不同的需求选择合适的方法进行制备。

二、性能研究：陶瓷颗粒增强金属基复合材料的性能研究主要包括力学性能、热性能和耐腐蚀性能。

力学性能是衡量材料强度和韧性的重要指标。

通过在材料上施加不同的载荷，可以测试和分析其力学性能。

研究表明，在陶瓷颗粒的添加下，复合材料的强度和刚度都得到了显著提升。

这是因为陶瓷颗粒能够有效地抵抗塑性变形和裂纹扩展，从而增强了材料的力学性能。

热性能是衡量材料在高温环境下的稳定性和性能的指标。

复合材料在高温下的性能一直是研究的重点之一。

陶瓷颗粒的添加可以提高复合材料的耐高温能力，从而使其在高温环境下具有更好的性能。

此外，复合材料的导热性能也得到了较大的提升。

耐腐蚀性能是材料在极端环境下耐受腐蚀介质的能力。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料通常具有较高的耐腐蚀性能。

这是因为陶瓷颗粒能够有效地防止腐蚀介质的侵蚀，并提高材料的表面硬度。

结论：陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备与性能研究具有重要的理论和实践意义。

通过选择合适的制备方法和对性能的研究，可以获得具有优异性能的材料，满足不同领域的需求。

随着科技的进步，我们可以预计，陶瓷颗粒增强金属基复合材料将在更广泛的领域得到应用。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料是由金属基体和陶瓷颗粒组成的复合材料。

具有高强度、高刚度、低密度、高温性能和良好的耐磨性、耐腐蚀性等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造等领域。

本文将介绍陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展。

一、制备方法1.粉末冶金法粉末冶金法是制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料常用的方法之一。

该方法将金属粉末与陶瓷粉末混合均匀，然后在高温下进行烧结，形成金属基体与陶瓷颗粒的复合体。

2.熔融混合法熔融混合法是将金属和陶瓷材料混合后在高温下熔融，随后冷却形成陶瓷颗粒增强金属基复合材料的方法。

该方法能够得到高密度和高强度的复合材料，但容易出现颗粒的分布不均匀问题。

3.沉积法沉积法是将陶瓷颗粒均匀地分散在电解液中，然后将金属基体浸泡在电解液中，在金属基体表面沉积上一层陶瓷颗粒，与金属基体形成复合材料。

该方法可以保证颗粒的分布均匀，但对颗粒的大小和形状有一定的限制。

二、研究进展1.材料选择陶瓷颗粒的选择对于复合材料的性能具有重要影响。

目前常用的陶瓷颗粒有碳化硅、氧化铝、氧化锆等材料。

随着新材料的不断发展，如氧化铝增强二硼化钛、碳化硅增强铝基复合材料等复合材料的研究，将会有更多优良的陶瓷材料应用于陶瓷颗粒增强金属基复合材料中。

2.界面设计由于金属基体与陶瓷颗粒之间的热膨胀系数等物理性质存在差异，容易出现材料的应力集中、分层和剥离等问题。

因此，界面设计是解决材料粘附问题的重要手段。

目前已有的方法包括增加金属基体与陶瓷颗粒之间的界面层、界面绑定剂等。

3.制备工艺制备工艺是影响陶瓷颗粒增强金属基复合材料性能的重要因素。

目前主要的研究方向包括制备温度、保温时间、压力等因素的影响。

随着制备技术的不断发展，将会有更多新的制备方法应用于该领域，如超声振动法、等离子喷涂法等。

综上所述，陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有广泛的应用前景，但其制备过程仍需要进一步的研究和改进。

金属陶瓷复合材料
金属陶瓷复合材料是一种由金属基体和陶瓷增强相组成的复合材料，具有金属
的韧性和陶瓷的硬度，因此在工程领域中具有广泛的应用前景。

金属陶瓷复合材料的制备方法多种多样，可以根据不同的工程需求选择合适的制备工艺。

本文将重点介绍金属陶瓷复合材料的制备方法、性能特点及应用领域。

首先，金属陶瓷复合材料的制备方法包括热压法、热等静压法、搅拌铸造法等。

热压法是将金属粉末与陶瓷颗粒混合后，在高温高压下进行压制，通过金属粉末的烧结和陶瓷颗粒的结合来制备复合材料。

热等静压法则是将金属和陶瓷粉末分层堆叠后，进行高温高压下的等静压制备。

搅拌铸造法则是将金属熔体中加入陶瓷颗粒，通过搅拌混合后进行铸造得到复合材料。

其次，金属陶瓷复合材料具有优异的性能特点，包括高强度、硬度大、耐磨性好、抗腐蚀性强等。

金属基体赋予复合材料良好的韧性和延展性，而陶瓷增强相则提供了硬度和耐磨性。

因此，金属陶瓷复合材料在航空航天、汽车制造、机械制造等领域具有广泛的应用。

例如，航空航天领域需要轻质高强度材料，金属陶瓷复合材料正是满足这一需求的理想选择。

最后，金属陶瓷复合材料的应用领域包括但不限于航空航天领域的结构件、汽
车制造领域的发动机零部件、机械制造领域的刀具等。

随着工程技术的不断发展，金属陶瓷复合材料的应用前景将更加广阔。

综上所述，金属陶瓷复合材料具有制备方法多样、性能优异、应用广泛的特点，是一种具有巨大发展潜力的新型复合材料。

随着工程领域对材料性能要求的不断提高，金属陶瓷复合材料必将在未来得到更广泛的应用和发展。

金属陶瓷复合材料的研究进展金属陶瓷复合材料是指以金属为基体，通过添加陶瓷颗粒或纤维等增强相，形成的具有金属和陶瓷两种性质的复合材料。

这种复合材料具有很高的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、电子工业等领域。

本文将对金属陶瓷复合材料的研究进展进行探讨。

一、金属陶瓷复合材料的分类金属陶瓷复合材料可以根据金属基体和陶瓷增强相的性质以及相互间的化学反应进行分类。

根据金属基体的性质，复合材料可以分为铝基复合材料、镁基复合材料、钛基复合材料等。

根据陶瓷增强相的性质，复合材料可以分为氧化物基、非氧化物基等。

根据金属和陶瓷之间的化学反应，复合材料可以分为无反应型、反应型等。

二、金属陶瓷复合材料的制备方法制备金属陶瓷复合材料的方法主要包括粉末冶金法、熔融渗透法、化学气相沉积法等。

粉末冶金法是最常用的制备方法之一，其过程包括原料粉末的混合、压制成型、烧结等步骤。

熔融渗透法则是将陶瓷颗粒放置在金属基体上，通过熔融金属的渗透作用，使陶瓷颗粒与金属基体结合。

化学气相沉积法是利用气相反应生成陶瓷薄膜，然后将金属基体浸入薄膜中形成复合材料。

三、金属陶瓷复合材料的性能与应用金属陶瓷复合材料具有独特的性能，包括高温抗氧化性能、耐磨性、耐腐蚀性、高强度和低密度等。

这些性能使得金属陶瓷复合材料在航空航天领域得到广泛应用，例如用于制造航空发动机叶片、导向叶片等。

在汽车工业中，金属陶瓷复合材料可以用于制造汽车引擎部件和刹车系统等。

此外，在电子工业中，金属陶瓷复合材料也可用于制造电子元件的封装材料。

四、金属陶瓷复合材料的挑战与展望尽管金属陶瓷复合材料在各个领域中已经取得了巨大的成功，但仍然面临一些挑战。

首先，制备过程中存在的难度和复杂性需要进一步解决。

其次，复合材料的性能一直在不断提高，但仍需要进行更深入的研究和改进。

最后，金属陶瓷复合材料的成本仍然较高，需要寻找更加经济有效的制备方法。

展望未来，金属陶瓷复合材料将继续发展，并在更多的领域中得到应用。

陶瓷基复合材料的机理、制备、生产应用及发展前景姓名：王珍学号：Z09016203科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求，陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景.陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。

陶瓷基复合材料是2O世纪8O年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧（或增强）陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。

其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。

连续纤维增强复合材料是以连续长纤维为增强材料，金属、陶瓷等为基体材料制备而成。

金属基复合材料是以陶瓷等为增强材料，金属、轻合金等为基体材料而制备的。

从20世纪60年代起各国都相继对金属基复合材料开展了大量的研究，因其具有高比强度、高比模量和低热膨胀系数等特点而被应用于航天航空及汽车工业。

陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛用于航天航空、军事工业等特殊领域.但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了其在使用过程中可靠性差,制约了它的应用范围。

而纤维增强陶瓷基复合材料方面克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，另一方面保持了陶瓷本身的优点.一、陶瓷基复合材料的基本介绍和种类1、陶瓷基复合材料的基本介绍陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合的一类复合材料。

陶瓷基体可为氮化硅、碳化硅等高温结构陶瓷.这些先进陶瓷具有耐高温、高强度和刚度、相对重量较轻、抗腐蚀等优异性能，而其致命的弱点是具有脆性，处于应力状态时,会产生裂纹，甚至断裂导致材料失效。

而采用高强度、高弹性的纤维与基体复合，则是提高陶瓷韧性和可靠性的一个有效的方法。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展1. 引言1.1 陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种具有高强度、高硬度和耐磨性的新型材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。

在材料科学领域，研究人员们一直在探索更好的制备方法和性能调控途径，以提高这种复合材料的性能和应用范围。

近年来，众多研究表明，陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法对其性能至关重要。

常见的制备方法包括粉末冶金、热等静压、等离子烧结等。

这些方法能够有效控制复合材料的成分比例、颗粒尺寸和分布，从而影响材料的力学性能和耐磨性。

研究人员还通过调控复合材料的组织结构，如晶粒尺寸、晶界分布等，来进一步提高材料的性能。

他们还通过添加不同类型和含量的陶瓷颗粒，实现对复合材料性能的调控，使其更适用于不同工程领域的需求。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展是一个充满挑战和机遇的领域，未来研究将继续探索新的材料合成途径和性能调控方法，推动这一材料在工程领域的广泛应用。

2. 正文2.1 陶瓷颗粒增强金属基复合材料的研究背景陶瓷颗粒增强金属基复合材料是指将陶瓷颗粒与金属基体进行复合，以提高金属材料的性能和功能。

这种复合材料具有优良的力学性能、耐磨、耐腐蚀等特点，因此在航空航天、汽车制造、机械加工等领域有广泛的应用。

陶瓷颗粒在金属基复合材料中起着增强作用，能够有效地阻碍金属晶粒的移动和形变，提高复合材料的强度和硬度。

陶瓷颗粒还可以改变金属基复合材料的热膨胀系数和导热性能，使其更适合特定的工作环境和工作要求。

在过去的几十年中，陶瓷颗粒增强金属基复合材料的研究得到了广泛关注和深入探讨。

通过合理设计和制备工艺，研究者们不断优化复合材料的组织结构，探索不同的性能调控方法，推动了该领域的快速发展。

本文将详细介绍陶瓷颗粒增强金属基复合材料的研究背景，探讨其制备方法、组织结构控制、性能调控等方面的进展，并探讨其在工程领域的应用前景。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有优异的性能，已经在航空航天、汽车、船舶、电子、军工等领域得到了广泛的应用。

随着科学技术的不断发展，人们对这种复合材料的研究也越来越深入，制备方法和性能优化成为了研究的热点。

本文将介绍陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展。

一、制备方法1. 粉末冶金法粉末冶金法是一种常用的制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的方法。

选取适量的金属粉末和陶瓷颗粒，经过混合、压制和烧结等过程，制备成复合材料。

这种方法制备的复合材料具有良好的成型性能，可以制备成各种形状的零件，适用于批量生产。

2. 熔体浸渗法熔体浸渗法是一种将金属熔体浸渗到陶瓷颗粒骨架中，形成复合材料的方法。

将金属熔体浇注到陶瓷颗粒层间，经过高温处理使金属浸渗到陶瓷颗粒骨架中，形成复合材料。

这种方法制备的复合材料具有较好的界面结合强度和均匀的组织结构，适用于制备高性能的复合材料。

3. 机械合金化法机械合金化法是一种通过机械研磨的方式将金属粉末与陶瓷颗粒混合，然后进行压制和烧结等工艺制备复合材料的方法。

这种方法可以有效地提高陶瓷颗粒与金属基体的界面结合强度，并且可以得到细小的颗粒尺寸和均匀的组织结构，提高复合材料的性能。

二、研究进展1. 界面改性技术当前，提高陶瓷颗粒与金属基体的界面结合强度是研究的热点之一。

界面改性技术通过在陶瓷颗粒表面涂覆一层金属或金属化合物，可以提高陶瓷颗粒与金属基体的结合强度，改善复合材料的性能。

2. 成分设计优化通过合理设计金属基体和陶瓷颗粒的成分，可以有效地改善复合材料的性能。

目前，一些研究表明，引入适量的合金元素或者添加强化相可以有效地提高复合材料的力学性能和耐磨性能。

3. 工艺优化在制备过程中，通过优化工艺参数可以有效地改善复合材料的性能。

调整烧结温度和时间、压制参数、熔体浸渗温度等工艺参数，可以得到理想的复合材料微观结构和性能。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有广阔的应用前景，制备方法和研究进展是其发展的关键。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展1. 引言1.1 研究背景陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有很高的比强度和模量，同时具备优异的耐磨性和耐腐蚀性，因此在航空航天、汽车制造、机械设备等领域具有广泛的应用前景。

当前对于陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法、性能调控及增强机制的研究还存在不足，需要进一步深入探讨。

本文旨在综述陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展，探讨不同陶瓷颗粒种类的选择与设计、增强机制和性能表现，为该领域的研究提供参考，并指出存在的问题和未来的发展方向。

1.2 研究目的陶瓷颗粒增强金属基复合材料在材料学领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。

本文旨在深入探讨陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展，为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。

1. 系统总结已有的陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法，包括传统的混炼法、粉末冶金法、溶液浸渍法等，以及近年来新兴的电沉积、化学还原等制备方法，并对比它们的优缺点和适用范围。

2. 探讨不同陶瓷颗粒种类对金属基复合材料性能的影响，并分析其选择与设计的原则，为制备高性能复合材料提供指导。

3. 深入分析陶瓷颗粒在金属基复合材料中的增强机制，包括硬度增强、强度增强、断裂韧性增强等方面的作用机制，为进一步优化材料性能提供理论依据。

4. 评价陶瓷颗粒增强金属基复合材料的性能，包括力学性能、耐腐蚀性能、热稳定性等方面的表现，为实际工程应用提供参考依据。

研究目的明确，将有助于加深对陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及性能研究的理解，为未来的研究工作奠定基础。

2. 正文2.1 陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法与排版等。

感谢理解！陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法是一项关键技术，直接影响着复合材料的性能。

通常的制备方法包括粉末冶金法、热等静压法、激光熔覆法等。

粉末冶金法是一种常用的制备方法，首先将金属粉末和陶瓷颗粒按一定比例混合，并通过球磨机进行混合和研磨，然后通过压制和烧结使其致密化，最终得到复合材料。

N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术及其研究发展现状和发展趋势*江涛黄一丹(西安石油大学材料科学与工程学院西安710065)摘要 N i-S i金属间化合物具有很多优秀的性能,例如具有较高的力学性能㊁优秀的耐磨损性能和抗高温氧化性能等㊂N i-S i金属间化合物包括N i3S i㊁N i2S i和N i S i,陶瓷材料也具有很多优秀的性能㊂陶瓷材料具有较高的力学性能,良好的耐磨损性能和抗高温氧化性能,可以将N i-S i金属间化合物与陶瓷相复合制备N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料㊂N i -S i金属间化合物/陶瓷复合材料具有较高的力学性能和良好的耐磨损性能和抗高温氧化性能等㊂笔者首先叙述了N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术㊁物相组成㊁显微结构㊁力学性能㊁耐磨损性能和抗高温氧化性能等,并叙述了N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的研究发展现状和发展趋势,并对N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的未来研究发展趋势和发展方向进行分析和预测㊂关键词 N i-S i金属间化合物陶瓷复合材料制备技术研究发展现状发展趋势中图分类号:T Q174.75文献标识码:A 文章编号:1002-2872(2023)11-0050-05F a b r i c a t i o nT e c h n o l o g y,R e s e a r c h a n dD e v e l o p m e n t S t a t u s a n dD e v e l o p m e n t T r e n d o f t h eN i-S i I n t e r m e t a l l i c s C o m p o u n d s/C e-r a m i c sM a t r i xC o m p o s i t e sJ i a n g T a o,H u a n g Y i d a n(S c h o o l o fM a t e r i a l s S c i e n c e a n dE n g i n e e r i n g,X i a nS h i y o uU n i v e r s i t y,X i a n710065,S h a a n x i,C h i-n a)A b s t r a c t:T h eN i-S i i n t e r m e t a l l i c s c o m p o u n d s e x h i b i t e dm a n y e x c e l l e n t p r o p e r t i e s,s u c ha s h i g hm e c h a n i c a l p r o p e r t y,e x-c e l l e n tw e a r r e s i s t a n c ea n dh i g ht e m p e r a t u r eo x i d a t i o nr e s i s t a n c e.T h eN i-S i i n t e r m e t a l l i c sc o m p o u n d s i n c l u d e d N i3S i, N i2S i a n dN i S i.C e r a m i c s e x h i b i t e dm a n y e x c e l l e n t p r o p e r t i e s.C e r a m i c s e x h i b i t e dh i g hm e c h a n i c a l p r o p e r t y,e x c e l l e n tw e a r r e s i s t a n c e a n dh i g h t e m p e r a t u r e o x i d a t i o n r e s i s t a n c e.S o t h eN i-S i i n t e r m e t a l l i c s c o m p o u n d sa n dc e r a m i c s c o u l db e c o m-b i n e d t o f a b r i c a t e i n t o t h eN i-S i i n t e r m e t a l l i c sc o m p o u n d s/c e r a m i c sm a t r i xc o m p o s i t e s.T h eN i-S i i n t e r m e t a l l i c sc o m-p o u n d s/c e r a m i c sm a t r i x c o m p o s i t e s e x h i b i t e d h i g hm e c h a n i c a l p r o p e r t y,e x c e l l e n tw e a r r e s i s t a n c e a n d h i g h t e m p e r a t u r e o x-i d a t i o n r e s i s t a n c e.I n t h i s p a p e r,t h e f a b r i c a t i o n t e c h n o l o g y,p h a s e c o m p o s i t i o n,m i c r o s t r u c t u r e,m e c h a n i c a l p r o p e r t y,w e a r r e s i s t a n c e a n dh i g ht e m p e r a t u r eo x i d a t i o nr e s i s t a n c eo f t h eN i-S i i n t e r m e t a l l i c sc o m p o u n d s/c e r a m i c s m a t r i xc o m p o s i t e s w e r e i n t r o d u c e d,t h e r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t s t a t u sa n dd e v e l o p m e n t t r e n do f t h eN i-S i i n t e r m e t a l l i c s c o m p o u n d s/c e-r a m i c sm a t r i x c o m p o s i t e sw e r e i n t r o d u c e d.T h e f u t u r e r e s e a r c h a n dd e v e l o p m e n t t r e n d a n dd e v e l o p m e n t d i r e c t i o no f t h eN i -S i i n t e r m e t a l l i c s c o m p o u n d s/c e r a m i c sm a t r i x c o m p o s i t e sw e r e a n a l y z e da n d p r e d i c t e d.K e y w o r d s:N i-S i i n t e r m e t a l l i c s c o m p o u n d s;C e r a m i c s c o m p o s i t e s;F a b r i c a t i o n t e c h n o l o g y;R e s e a r c h a n d d e v e l o p m e n t s t a-t u s;D e v e l o p m e n t t r e n dN i-S i金属间化合物具有很多优秀的性能,例如具有较高的力学性能,优秀的耐磨损性能和抗高温氧化性能等㊂N i-S i金属间化合物包括N i3S i㊁N i2S i和N i S i,陶瓷材料也具有很多优秀的性能㊂陶瓷材料具有较高的力学性能,良好的耐磨损性能和抗高温氧化性能等㊂N i-S i金属间化合物与陶瓷材料具有良好的相容性,可以将N i-S i金属间化合物与陶瓷相复合制备N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料㊂本文首先叙述了N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术㊁物相组成㊁显微结构㊁力学性能㊁耐磨损性能和抗高温氧化性能等,并叙述了N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的研究发展现状和发展趋势,并对N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的未来研究发展趋势和发展方向进行分析和预测㊂㊃05㊃陶瓷C e r a m i c s(研究与应用)2023年11月*作者简介:江涛(1978-),博士,副教授;研究方向为复合材料的制备和性能㊂1 N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术主要采用粉末冶金工艺进行制备㊂其中粉末冶金工艺主要包括热压烧结工艺㊁常压烧结工艺㊁放电等离子烧结工艺㊁热等静压烧结工艺㊁热压反应烧结工艺㊁原位反应自生法制备工艺等㊂2 N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的研究发展现状和发展趋势可以将N i-S i金属间化合物与陶瓷相复合制备N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料㊂陶瓷材料主要有碳化硅(S i C)㊁碳化钛(T i C)㊁氧化铝(A l2O3)㊁氮化硅(S i3N4)㊁碳化钨(W C)㊁碳化铌(N b C)等,所以可以将N i-S i金属间化合物加入到这些陶瓷材料中形成N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料,例如形成N i-S i/S i C复合材料,N i-S i/T i C复合材料,N i-S i/ A l2O3复合材料,N i-S i/S i3N4复合材料,N i-S i/W C 复合材料,N i-S i/N b C复合材料等㊂而上述的这些复合材料的制备技术㊁物相组成㊁显微结构㊁力学性能㊁耐磨损性能和抗高温氧化性能等,研究发展现状和发展趋势概述如下:2.1 N i-S i/S i C复合材料T i a n W B等[1]研究了N i-S i-T i粉末混合物对碳化硅陶瓷的钎焊㊂在许多工业应用中,通过传统的无压钎焊方法越来越需要大型S i C组件㊂在研究中使用含有0~10w t%T i的N i-S i-T i粉末混合物用于钎焊S i C陶瓷,进行差热分析(D T A)和润湿测试以确定合适的连接温度为1450ħ㊂对制备的S i C接头的微观结构,物相成分和机械强度进行了表征㊂对于不添加T i的钎焊组合物,中间层主要由N i S i和N i3S i2相组成㊂随着T i的加入,在夹层内除了N i-S i金属间化合物外新形成N i49T i14S i37相㊂目前钎焊时S i C 接头的抗弯强度在66~75M P a,试样一般从合金夹层与S i C基体的界面处断裂㊂G a oF e i等[2]研究了镍和碳化硅颗粒的固态反应制备出具有不同显微结构的N i-S i-C复合材料㊂各组织固相镍和碳化硅颗粒通过热压烧结工艺制备N i -S i-C复合材料㊂根据界面反应的程度,将复合材料分为三种类型,即部分的,完全的和过度的反应㊂对于部分反应(I型),复合材料的特征是基体和碳化硅之间的薄的反应层㊂完全反应(I I型)的复合材料的微观结构演变到各种不同的微观结构和组合物,取决于烧结温度㊂应避免过度反应(I I I型)㊂与部分反应的复合材料相比,完全反应的复合材料具有良好的力学性能㊂硬度和抗弯强度显著提高㊂I I型复合材料的力学行为与复合材料的组成成分和组织结构密切相关㊂在900ħ获得了复合材料对不锈钢最有前途的摩擦学性能㊂S e l v a n J S e n t h i l等[3]研究了采用激光熔覆工艺在纯钛表面制备S i C和N i-S i C涂层的制备工艺㊂研究了含量为100%的碳化硅和50%的镍+50%的纯钛的激光合金化的结果㊂100%和50%的N i+50%碳化硅合金化条件是由于诸如T i C,T i S i,T i5S i3和N i T i2各种金属间化合物相的存在获得高硬度HV800~ 1200㊂这些化合物存在于激光表面合金化是通过X 射线衍射分析(X R D)和N i,S i,C扩散验证,钛负责这些相的形成是由二次离子质谱(S I M S)研究确定㊂合金层的显微组织由枝晶组成,其密度高低取决于激光加工条件㊂在低功率密度的渗层深度约0.5mm的硬度恒定的水平,而在高功率密度的渗层深度触及1.6 mm最大与硬度较大的波动㊂2.2 N i-S i/T i C复合材料W a n g W e n j u a n等[4]研究了原位合成T i C x-N i (S i,T i)合金复合材料的制备及力学性能㊂通过无压烧结T i3S i C2(10v o l%和20v o l%)和N i作为前驱体,在烧结温度为1250ħ下保温时间为30m i n制备了具有优异机械性能的新型原位T i C x增强N i(S i,T i)合金复合材料㊂T i3S i C2颗粒分解成亚化学计量的T i C x 相,而额外的S i和来自T i3S i C2的部分T i原子扩散到N i基体中形成N i(S i,T i)合金㊂原位形成的T i C x相主要分散在N i(S i,T i)合金化的晶界上,形成坚固的骨架,细化金属基体的微观结构㊂20.6v o l%T i C x-N i (S i,T i)复合材料的维氏硬度可以达到(2.15ʃ0.04) G P a,屈服应力σ0.2%可以达到(466.8ʃ55.8)M P a和极限抗压强度可以达到(733.3ʃ78.4)M P a㊂T i C x-N i(S i,T i)复合材料的力学性能增强是由于T i C x骨架的原位形成,N i(S i,T i)合金的细化显微组织和固溶效应以及T i C x与N i(S i,T i)基体之间良好的润湿性所导致㊂C h i k e rN a b i l等[5]研究了N i和T i3S i C2粉末制备㊃15㊃(研究与应用)2023年11月陶瓷C e r a m i c s的原位T i C-N i(S i,T i)复合材料的微观结构和摩擦学行为㊂在此研究了T i3S i C2对由N i和T i3S i C2MA X相粉末对钢(100C r6)制成的原位T i C 增强N i(S i,T i)复合材料的微观结构和摩擦学性能的影响㊂在烧结温度为1080ħ下无压烧结4h的N i和T i3S i C2粉末被用来制备具有10w t%,20w t%和30w t%T i3S i C2的复合材料㊂通过扫描电子显微镜(S E M),X射线衍射(X R D)和拉曼光谱研究了这些复合材料的微观结构㊂在室温下对复合材料表面进行不同施加载荷下的标准球盘摩擦磨损试验㊂对于3种精细复合材料,T i3S i C2完全分解并转变为T i C相,而从T i3S i C2中释放的S i和T i原子扩散到N i基体中,形成N i(S i,T i)固溶体㊂与参考(N i)烧结复合材料相比,在N i基体中添加20w t%T i3S i C2将硬度提高了约250%㊂T i3S i C2颗粒的添加对这些复合材料对钢的摩擦学性能也有有益的影响㊂在所有施加载荷下,精细复合材料的磨损表面的特征在于存在润滑的F e3O4-αF e2O3摩擦膜㊂讨论了化学成分和不同施加载荷对三种精细复合材料磨损机制的影响㊂S h a hN e e lR等[6]研究了离心铸造T i C增强功能级铜复合材料的表征㊂研究分析了使用水平离心机铸造工艺制造的功能级C u-N i-S i/T i C复合材料的物理性能和抗磨损性能㊂在距外部1mm,8mm和13 mm的壁厚处径向进行的显微组织分析表明,颗粒分布梯度的增加使内部周边的硬度提高了41%,并且通过X射线衍射(X R D)分析确定了N i S i2相的形成㊂对复合材料的外壁(1~8mm)和内壁(9~15mm)进行拉伸载荷测试;后来的断裂分析表明,外部为延展性,内部为脆性㊂使用针盘式摩擦磨损试验机对内件的耐磨损性能进行了试验㊂使用信噪比确定最小磨损率的最佳摩擦参数(10N,2m s-1,500m)㊂使用方差分析预测每个有影响的参数的贡献及其相互作用㊂结果表明,滑动速度对磨损率的影响最大(45.56%),其次是外加载荷(21.82%)和滑动距离(14.63%)㊂测试样品的磨损分析显示机械混合层;后来由能谱分析(E D X)确认㊂D o n g YJ等[7]研究了激光熔覆T i C增强T i-N i -S i金属间化合物涂层的显微组织和干滑动耐磨损性能㊂采用T i C/T i-N i-S i合金粉末作为前驱体材料通过激光熔覆工艺在T A15钛合金基体上制备耐磨T i C增强T i-N i-S i金属间化合物复合涂层,T i C均匀分布在T i2N i3S i-N i T i-T i2N i多相金属间化合物基体中㊂采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SE M),X射线衍射仪(X R D)和能谱分析仪(E D S)对涂层的微观结构进行了表征㊂在室温下评价了激光熔覆T i C增强T i-N i-S i金属间化合物涂层的干滑动耐磨损性能㊂结果表明,T i C/(T i2N i3S i-N i T i-T i2N i)金属间化合物复合涂层表现出优异的耐磨损性能和粘附磨损性能㊂F a nD i n g等[8]研究了激光熔覆制备T i C增强金属间化合物基复合材料涂层的原位形成㊂采用激光熔覆技术在N i基高温合金基体上原位形成T i C颗粒增强N i3(S i,T i)金属间化合物复合涂层㊂实验结果表明,强大的冶金界面确保了涂层与基材之间的良好结合㊂复合涂层非常好,没有裂缝和气孔㊂采用扫描电子显微镜(S E M),能谱分析仪(E D S)和X射线衍射仪(X R D),研究了T i-C的添加对涂层显微组织和显微硬度的影响㊂涂层的显微组织主要由N i(S i),N i3(S i, T i)和T i C组成㊂涂层的平均显微硬度随着T i-C含量的增加而提高㊂当T i-C添加量为20w t%时,显微硬度达到780H V㊂远大于镍基高温合金基体㊂S u nY a o n i n g等[9]研究了激光熔覆工艺制备的N i3S i金属间化合物复合涂层的抗氧化腐蚀行为㊂已经通过循环氧化试验研究了在温度为1100ħ时,N i -S i-T i-C和N i-S i-C-N b原位增强复合涂层的高温抗氧化性能㊂进行了热重分析(T G),扫描电子显微镜(S E M)和X射线衍射仪(X R D),热重分析(T G)数据表明熔覆层达到了良好的耐氧化性能㊂动力学常数K p和氧化的样品表明,N b C加强熔覆层比T i C增强复合涂层具有更好的耐氧化性能,N b C加强熔覆涂层氧化物产品包括N i O,S i O2和铌,T i C增强复合涂层氧化产物为N i O,一些S i O2和T i O2㊂2.3 N i-S i/A l2O3复合材料C h e nH等[10]研究了机械合金化合成M o2N i3S i -A l2O3纳米复合材料的显微组织和力学性能㊂以M o O3,N i,S i和A l为起始材料,通过机械合金化合成M o2N i3S i-A l2O3纳米复合材料㊂机械合金化的粉末通过热压烧结固结制备M o2N i3S i-A l2O3纳米复合材料㊂通过扫描电子显微镜(S E M)和X射线衍射(X R D)研究了M o2N i3S i-A l2O3复合粉末的形貌和结构演变㊂详细研究了M o2N i3S i-A l2O3纳米复合材料固结产品的显微组织和力学性能㊂结果表明,研磨10h后得到M o2N i3S i-A l2O3复合材料㊂反应机理是机械诱导的自蔓延合成反应㊂研磨20h后㊃25㊃陶瓷C e r a m i c s(研究与应用)2023年11月M o2N i3S i和A l2O3的平均晶粒尺寸分别为15.9n m 和32.4n m㊂M o2N i3S i-A l2O3复合粉末在1000ħ的退火过程中是稳定的㊂热压烧结固结后,M o2N i3S i -A l2O3复合材料具有较高致密度(96.3%)和细晶粒(微米和亚微米范围)㊂M o2N i3S i-A l2O3复合材料的维氏硬度为13G P a,抗弯强度为533M P a和断裂韧性为6.29M P a㊃m1/2㊂同时,该M o2N i3S i-A l2O3复合材料在高温下具有更高的抗弯强度,在高达1000ħ时仍保持稳定的抗弯强度约为513M P a㊂2.4 N i-S i/S i3N4复合材料R a d h i k aN等[11]研究了采用离心铸造法制备了C u-11N i-4S i/10w t%S i3N4功能梯度复合材料,并研究了其力学行为和三体磨粒磨损行为㊂沿径向的显微结构分析表明,C u-11N i-4S i/10w t%S i3N4复合材料内周有高浓度的S i3N4颗粒,X射线衍射(X R D)分析证实存在引入的增强材料㊂在具有最高浓度(53v o l%)增强颗粒的C u-11N i-4S i/10w t%S i3N4复合材料的内周观察到最高的显微硬度(207H V),并且内部区域显示出更高的拉伸强度(425.58M P a)㊂基于L27正交阵列的磨粒磨损试验,仅在基于力学行为的内周边进行㊂通过信噪比和方差分析负载,速度和时间等参数对磨损率的影响㊂结果表明,外加载荷对磨损率的影响最大(60.45%),其次是速度和时间㊂对磨损样品进行扫描电子显微镜(S E M)分析,观察到磨损随着参数的增加而从轻微变为严重㊂这种C u-11N i-4S i/10w t%S i3N4复合材料适用于汽车材料㊂2.5 N i-S i/W C复合材料樊丁等[12]研究了激光熔覆制备W C p/N i-S i-T i 复合涂层㊂在N i基高温合金表面预置3种不同W C 含量的N i78S i13T i9(a t%)粉末,采用激光熔覆制备了W C和原位自生T i C复相陶瓷增强N i3(S i,T i)基复合涂层㊂利用扫描电镜(S E M),能谱分析仪(E D S)和X 射线衍射仪(X R D)对熔覆层组织进行分析,并测量了其熔覆层的显微硬度㊂结果表明,熔覆层与基体呈冶金结合,熔覆层组织主要由N i(S i)固溶体,N i3(S i,T i)金属间化合物和W C-T i C复相陶瓷组成㊂随W C添加量增加,涂层中复相陶瓷含量增多;孔隙率增大;碳化物形态演变历程为不规则形状,花瓣形状以及不规则形状和花瓣形状共存㊂2.6 N i-S i/N b C复合材料孙耀宁等[13]研究了激光非平衡制备N i-S i-N b -C涂层㊂以N i-S i-N b-C混合粉末作为预置合金,采用横流C O2激光器进行激光熔覆处理,在高温合金表面制备原位合成N b C颗粒增强N i3S i复合材料涂层㊂结果表明,采用合适的激光熔覆工艺参数,可获得N b C颗粒增强的以N i3S i金属间化合物及γ-N i 固溶体为主要组成相的复合涂层㊂尺寸约在24μm 的N b C颗粒弥散分布,与复合材料基体润湿良好,熔覆层致密,组织细小,与基材呈良好的冶金结合㊂晶体结构及动力学生长过程决定了N b C以不同的生长形态出现㊂S u nY a o n i n g等[14]研究了采用激光熔覆工艺制备的原位N b C增强N i3S i金属间化合物涂层的制备工艺过程㊂激光熔覆技术是用来形成N i3S i金属间化合物复合涂层的原位生成N b C颗粒增强镍基高温合金基体㊂激光熔覆技术的工艺参数进行了优化以获得包覆层㊂研究了N b C对N i3S i金属间化合物涂层的微观结构的影响㊂并对增强颗粒的形态进行了讨论㊂实验结果表明,一个很好的涂层和基体之间的结合,确保了一个强大的冶金界面㊂复合涂层是非常好的,没有裂缝和孔隙㊂涂层的微观结构,主要由N i (S i),N i3(S i,N b)和N b C的微粒组成,这N b C微粒是由于在激光熔覆过程中N b和C之间的原位反应产生的㊂N b C的颗粒均匀地分布在复合材料中㊂此外, N b C颗粒的最大尺寸超过4μm㊂3 N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的未来研究发展趋势和发展方向可以将N i-S i金属间化合物与陶瓷相复合制备N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料㊂N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料主要包括N i-S i/S i C复合材料,N i-S i/T i C复合材料,N i-S i/A l2O3复合材料, N i-S i/S i3N4复合材料,N i-S i/W C复合材料,N i-S i/N b C复合材料等㊂还应该开展新型的复合材料例如N i-S i/A l N复合材料,N i-S i/Z r O2复合材料,N i -S i/T i B2复合材料,N i-S i/Z r B2复合材料,N i-S i/ Z r C复合材料,N i-S i/Z r N复合材料,N i-S i/T i N复合材料,N i-S i/T i(C,N)复合材料,N i-S i/S i A l O N 复合材料,N i-S i/M g A l O N复合材料研究开发工作㊂4结论与展望N i-S i金属间化合物和陶瓷都具有优秀的性能㊂㊃35㊃(研究与应用)2023年11月陶瓷C e r a m i c s可以将N i-S i金属间化合物与陶瓷相复合制备N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料㊂N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料具有优秀的性能㊂笔者首先叙述N i -S i金属间化合物/陶瓷复合材料的制备技术,物相组成,显微结构和力学性能,耐磨损性能和抗高温氧化性能等,并对N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的未来发展趋势进行分析和预测㊂N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的未来发展趋势是:(1)开发新型的氧化物,氮化物,碳化物和硼化物作为基体并与N i-S i金属间化合物相复合制备新型的N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料,例如制备N i -S i/氧化物陶瓷,N i-S i/氮化物陶瓷,N i-S i/碳化物陶瓷,N i-S i/硼化物陶瓷复合材料等㊂(2)为了提高N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的力学性能,可以向复合材料中加入颗粒,晶须,短纤维等作为增强增韧相提高复合材料的力学性能㊂(3)还需要研究N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料的耐磨损性和抗高温氧化性以及耐腐蚀性等㊂(4)还需要研究N i-S i金属间化合物与陶瓷基体之间的界面结合性能和界面显微结构㊂(5)将T i C,T i N,T i(C,N),W C硬质合金等与N i -S i合金相复合形成N i-S i/硬质合金复合材料,使得N i-S i/硬质合金复合材料能够应用到耐磨损工程领域㊂N i-S i金属间化合物/陶瓷复合材料具有良好的耐磨损性能和耐高温性能以及抗高温氧化性能等可以应用到耐磨损工程领域,耐高温工程领域㊂因此N i -S i金属间化合物/陶瓷复合材料将广泛应用在工程领域㊂参考文献[1] T i a n W B,S u nZ M,Z h a n g P,e t a l.B r a z i n g o f s i l i c o nc a r b ide c e r a m i c sw i t hN i-S i-T i p o w d e rm i x t u r e s[J].J o u r n a l of t h eA u s t r a l i a nC e r a m i cS o c i e t y,2017,53(2):511-516.[2] G a oF e i,L uJ i n j u n,L i u W e i m i n.N i-S i-Cc o m p o s-i t e sw i t h v a r i o u sm i c r o s t r u c t u r e s v i a s o l i d s t a t e r e a c t i o n o f n i c k-e l a n ds i l i c o nc a r b i d e p a r t i c u l a t e[J].C o m p o s i t e sS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y,2008,68(2):566-571.[3]S e l v a n J S e n t h i l,S u b r a m a n i a nK,N a t hAK.L a s e r s u r f a c e a l l o y i n g o f(p r e-p l a c e d)S i Ca n dN i-S i Cc o a t i n g o n c o mm e r-c i a l l yp u r e t i t a n i u m[J].M a t e r i a l s a n dM a n u f a c t u r i n g P r o c e s s e s, 1999,14(2):285-296.[4]W a n g W e n j u a n,Z h a i H o n g x i a n g,C h e n L i n,e ta l. P r e p a r a t i o na n dm e c h a n i c a l p r o p e r t i e so f i ns i t uT i C x-N i(S i, T i)a l l o y c o m p o s i t e s[J].M a t e r i a l sS c i e n c ea n dE n g i n e e r i n g A, 2014,616:214-218.[5] C h i k e rN a b i l,B e n a m o rA b d e s s a b o u r,H a d j iY o u c e f,e t a l.M i c r o s t r u c t u r e a n d t r i b o l o g i c a l b e h a v i o r of i n s i t uT i C-N i (S i,T i)c o m p o s i t e se l a b o r a t e df r o m N ia n d T i3S i C2p o w d e r s [J].J o u r n a l o fM a t e r i a l sE ng i n e e r i n g a n dP e r f o r m a n c e,2020,29 (3):1995-2005.[6] S h a hN e e lR,R a d h i k aN,S a m M a n u.C h a r a c t e r i z a-t i o no f c e n t r i f u g e c a s tT i Cr e i n f o r c e d f u n c t i o n a l g r a d e c o m p o s-i t eo fc o p p e r[J].M a t e r i a l s R e s e a r c h E x p r e s s,2019,6(9): 0965D1.[7] D o n g YJ,W a n g H M.M i c r o s t r u c t u r e a n dd r y s l i d i n g w e a r r e s i s t a n c e o f l a s e r c l a dT i Cr e i n f o r c e dT i-N i-S i i n t e r-m e t a l l i c c o m p o s i t e c o a t i n g[J].S u r f a c ea n dC o a t i n g sT e c h n o l o-g y,2009,204(5):731-735.[8] F a nD i n g,Z h a n g J i a n b i n,S u nY a o n i n g,e t a l.I n-s i t uf o r m a t i o no f T i C r e i n f o r c e di n t e r m e t a l l i c-m a t r i xc o m p o s i t e l a y e r s p r o d u c e db y l a s e rc l a d d i n g[J].K e y E ng i n e e r i n g M a t e r i-a l s,2007,336-338(2):1380-1382.[9] S u nY a o n i n g,Z h a n g X u d o n g,S u n W e n l e i,e t a l.O x i-d a t i o n c o r r o s i o nbe h a v i o r of c o m p o s i t e c l a d d i ng o f i n t e r m e t a l l i c c o m p o u n dN i3S i[J].K e y E n g i n e e r i n g M a t e r i a l s,2012,522:72 -75.[10] C h e n H.M i c r o s t r u c t u r ea n d m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o fM o2N i3S i-A l2O3n a n o c o m p o s i t e s y n t h e s i z e db y m e c h a n i c a l a l l o y i n g[J].J o u r n a l o fM a t e r i a l sR e s e a r c h,2016,31(21):3352 -3359.[11] R a d h i k aN,J e f f e r s o n JA n d r e w.S t u d i e s o nm e c h a n i-c a l a nd a b r a s i v ewe a r p r o p e r t i e s of C u-N i-S i/S i3N4f u n c t i o n-a l l yg r a d e d c o m p o s i t e[J].S i l i c o n,2019,11(2):627-641.[12]樊丁,孙明,孙耀宁,等.激光熔覆制备W C p/N i-S i -T i复合涂层[J].航空材料学报,2008,28(1):40-44.[13]孙耀宁,孙文磊,刘炳.激光非平衡制备N i-S i-N b -C涂层[J].中国激光,2009,36(12):3282-3286.[14] S u nY a o n i n g,F a nD i n g,Z h e n g Y u f e n g,e t a l.I n-s i-t uf o r m a t i o no fN b Cr e i n f o r c e d N i3S i i n t e r m e t a l l i cc o m p o u n d s b y l a s e rc l a d d i n g[J].K e y E n g i n e e r i n g M a t e r i a l s,2008,368-372:1351-1353.㊃45㊃陶瓷C e r a m i c s(研究与应用)2023年11月。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法及研究进展陶瓷颗粒增强金属基复合材料是一种具有优异性能和广泛应用前景的新型材料。

它通过在金属基体中添加陶瓷颗粒来增强材料的硬度、强度和耐磨性，同时保持金属基体的良好导电性和导热性能。

本文将介绍陶瓷颗粒增强金属基复合材料的制备方法以及在研究中取得的一些进展。

制备陶瓷颗粒增强金属基复合材料的方法主要有粉末冶金法、溶液浸渗法、电沉积法、电子束熔化沉积法等。

其中粉末冶金法是最常用的制备方法之一。

该方法将金属粉末和陶瓷颗粒混合后进行压制成型，再通过烧结或熔化处理将其获得一定形状的复合材料。

溶液浸渗法是将金属基体浸渍在含有陶瓷颗粒的溶液中，通过溶液中陶瓷颗粒的沉淀在金属基体上形成复合材料。

电沉积法是在金属基体表面通过电极或电解质中的陶瓷颗粒进行沉积。

电子束熔化沉积法是将金属粉末和陶瓷粉末进行混合后，通过电子束熔化沉积在金属基体上形成复合材料。

以上方法各有优劣，研究人员可以根据需要选择适合的方法进行制备。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料在材料科学领域中有着广泛的应用。

钛基复合材料在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域中有着重要的应用，陶瓷颗粒的添加可以提高材料的硬度和强度，增加材料的耐磨性和耐腐蚀性。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料还可以用于制备高温结构材料，例如钨铁合金和钨铜合金等。

在陶瓷颗粒增强金属基复合材料的研究中，主要关注材料的成分设计、制备工艺和性能表征等方面。

研究人员通过优化金属基体和陶瓷颗粒的配比、粒度和分布等参数来调控材料的力学性能和热物理性能。

研究人员还对材料的界面结构和界面相互作用进行了深入的研究，以提高材料的界面连接强度和阻尼性能。

通过这些研究工作，陶瓷颗粒增强金属基复合材料的性能得到了显著的改善，为其在工程实践中的应用提供了有力支持。

陶瓷颗粒增强金属基复合材料具有广泛的应用前景，其制备方法和研究进展一直是材料科学领域的研究热点。

随着研究工作的不断深入，相信陶瓷颗粒增强金属基复合材料将在各个领域中展现出更大的潜力和价值。

4金属基复合材料制备方法及应用金属基复合材料是一种由金属基体和其他强化相（例如纤维增强材料、陶瓷颗粒等）复合而成的材料。

这种材料具有金属的导电、导热和机械性能，同时又兼具强度高、抗磨损和耐高温等优点。

在许多领域，如航空航天、汽车制造和能源领域等，金属基复合材料常被应用于重要零部件的制备。

下面将介绍几种金属基复合材料的制备方法及其应用。

1.焊接制备方法：通过焊接技术将金属基体与强化相材料连接在一起。

这种方法适用于金属基体与纤维增强材料的组合。

例如，利用电弧焊、激光焊或摩擦焊等技术可以将金属基体与碳纤维增强材料连接在一起，制备出具有高强度和低密度的复合材料。

这种方法常被应用于航空航天和汽车制造领域。

2.粉末冶金制备方法：通过将金属粉末与强化相粉末混合后进行压制和烧结，制备出金属基复合材料。

这种方法适用于金属基体与陶瓷颗粒的组合。

例如，将铝粉末与氧化铝颗粒混合后压制和烧结，可以获得高强度和高耐磨损性的复合材料，广泛应用于汽车制造和航空航天领域。

3.化学反应制备方法：通过金属基体和强化相之间的化学反应，制备金属基复合材料。

这种方法适用于金属基体与陶瓷颗粒的组合。

例如，将铝基金属与氧化铝颗粒放置在高温环境中，经过反应生成金属化合物后，可以形成金属基复合材料。

这种方法常被应用于能源领域，如制备高温热电材料。

金属基复合材料在许多领域有着广泛的应用。

其中，航空航天领域是最重要的应用领域之一、由于金属基复合材料具有高强度、低密度和耐高温等特点，因此被广泛应用于飞机和航天器的结构件制造。

例如，利用金属基复合材料可以制备出更轻、更强的飞机机身和发动机零部件，提高飞机的性能和燃油效率。

此外，金属基复合材料还被应用于汽车制造领域。

由于金属基复合材料的高强度和低密度，可以用来替代传统的金属材料，降低汽车的整体重量，提高燃油效率。

同时，金属基复合材料还具有良好的耐磨损性能，可以用于制造汽车发动机零部件和刹车系统，提高汽车的性能和安全性。

金属基复合材料的研究历程
金属基复合材料是利用金属基体与其他材料（例如陶瓷、碳纤维等）的混合加工来制
备的一种新型材料。

其具有高强度、耐磨损、耐高温、抗腐蚀等特点，得到了广泛的应用。

以下是金属基复合材料的研究历程：
20世纪50年代，金属基复合材料在概念上首次被提出。

当时的研究主要集中在金属
基复合材料的制备方法研究上，主要使用的是物理加工方法（如热压、热爆粉等）和化学
加工方法（如浸渗、溶胶-凝胶等）。

20世纪60年代，随着计算机技术和材料表征方法的不断发展，对于金属基复合材料
的性能和应用进行了进一步的探索。

同时，也逐步发现了金属基复合材料中存在的问题，
例如接触损伤、界面反应等。

20世纪70年代，随着材料科学的快速发展，金属基复合材料的研究受到了越来越多
的关注。

这期间，研究人员开始尝试利用微结构设计方法来解决复合材料中的问题。

同时，也逐渐开始将金属基复合材料应用于航空、航天、电子等领域。

20世纪80年代，金属基复合材料的制备方法和性能研究得到了进一步的发展。

通过
优化制备工艺和改善微结构设计，金属基复合材料的性能得到了显著提高。

研究还逐渐向
多功能的复合材料方向拓展。

未来，金属基复合材料将继续得到广泛的关注和研究。

随着材料科学的不断发展，其
在航空、航天、电子、生物医学、环保等领域的应用也将不断扩展和深化。

同时，研究将
会逐步向材料多功能化、可持续发展等方向拓展。