冶金0901班
张莹
20091311
颗粒增强铝基复合材料的制备方法及其存在的问题
金秋瑾 20081256 1 / 8
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。由于这些增强相引入的特殊性，不仅它的尺寸非常细小，而且与基体具有良好的界面相容性，使得这种复合材料较传统外加增强相复合材料具有更高的强度和模量，以及良好的高温性能和抗疲劳、耐磨损性能。
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究／马国俊等 ・１４９・
粉末冶金法制备铝基复合材料的研究
’ 马国俊 ，丁雨田 ，金培鹏 ，刘国龙
（１兰州理工大学甘肃省有色金属新材料重点实验室，兰州７３００５０；２青海大学金属材料研究所，西宁８１００１６）
摘要 论述了铝基复合材料研究和发展的概况，简要介绍了非连续增强铝基复合材料常用的几种制备方法，
包括挤压铸造法、原位反应法、搅拌铸造法和粉末冶金法等，并重点针对粉末冶金法做了系统的阐述，包括这种方法 的优势、具体的制备工艺、材料性能的影响因素及研究进展等。最后，展望了粉末冶金法进一步用于制备非连续增强
铝基复合材料的前景。
关键词 粉末冶金法非连续增强铝基复合材料制备工艺 中图分类号：ＴＧ１４６．２＋１ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ＡＩ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
ＭＡ ＧｕｏＪ ｕｎ ，ＤＩＮＧ Ｙｕｔｉａｎ ，ＪＩＮ Ｐｅｉｐｅｎｇ ，ＬＩＵ Ｇｕｏｌｏｎｇ
（１ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇａｎｓｕ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｎｏｎ－ｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００５０；２ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｑｉｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｎｉｎｇ ８１００１６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｍａｔｒｉｘ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｑｕｅｅｚｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｍｅ－ ｔｈｏｄ，ｉｎ ｓｉｔｕ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ，ｍｉｘｉｎｇ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｐｏｗｄｅｒ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｍｅｔｈｏｄ，ｅｔｅ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｐｏｗｄｅｒ ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ
短碳纤维增强铝基复合材料的制备及其性能研究
一、内容描述
短碳纤维增强铝基复合材料（Short Carbon Fiber Reforced
Aluminum Matrix Composite, SCFRA）作为一种先进的复合材料，凭借其轻质、高强、高刚度、良好的耐腐蚀性等优异性能，成为了现代材料科学领域的研究热点。本文将围绕SCFRA的制备及其性能展开深入探讨。
在制备方面，本文首先介绍了短碳纤维（Short Carbon Fiber,
SCF）的基本特性和常用的制备方法。SCF具有高强度、低密度、良好的热导性和电导性等特性，因此在众多工业领域如航空航天、汽车制造、建筑工程等得到了广泛应用。文章详细阐述了铝基复合材料（Aluminum Matrix Composite, AMC）的组成、分类及制备工艺。铝基复合材料以铝合金为基体，通过填充其他材料如陶瓷颗粒、碳纤维、塑料等，可以显著提高其力学性能、耐磨性、耐高温性等。
结合SCF和AMC的特点，本文提出了一种新型的短碳纤维增强铝基复合材料，旨在充分发挥两者优势，实现高性能化。通过优化SCF与AMC的配比、制备工艺和微观结构调控，有望获得具有更高比强度、更高比刚度、良好耐磨性和耐腐蚀性的复合材料。
在性能研究方面，本文首先分析了SCFRA的基本力学性能，如拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等。实验结果表明，SCFRA的力学性能明显优于相同成分的铝合金，显示出短碳纤维对铝基体的增强作用。本文还探讨了SCFRA的热稳定性、耐磨损性、耐蚀性等性能，并与铝合金和碳纤维增强铝基复合材料进行了对比分析。研究结果显示，SCFRA在高温下仍能保持较高的力学性能和热稳定性，同时具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
针对SCFRA在实际应用中可能遇到的问题，如界面结合强度低、复合材料易氧化等，本文也提出了相应的解决方案。通过优化表面处理工艺、控制SCF与AMC的界面相容性等手段，可以提高SCFRA的整体性能。本文还展望了未来SCFRA在更多领域的应用前景，如在高功率电子设备、交通工具、医疗器械等方面。
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论文题目：碳化硅铝复合材料的制备
专 业：材料科学与工程
学 生：段红伟 签名:
指导老师：王涛 签名：
摘要
碳化硅颗粒增强铝基复合材料( SiCp / Al 复合材料) 具有高比强度和比刚度、耐磨、耐疲劳、低热膨胀系数、低密度、高微屈服强度、良好的尺寸稳定性和导热性、优异的力学性能和物理性能。
本文采用粉末冶金法制备SiCp复合材料。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)，抗折强度试验，洛氏硬度实验以及密度，吸水率，气孔率实验等方法研究碳化硅铝复合材料的微观结构、性能特点和机理。得到实验结果为SiCp复合材料组织均匀，致密，无杂质，气孔少等优良特点。随着SiC复合材料质量分数的增加，SiCp的密度、抗折强度、硬度均相应增大，而气孔率、吸水率随之减小。SiC质量分数一定的情况下，随着烧结温度的升高试样的性能也越来越好。
关 键 字：粉末冶金法 碳化硅铝复合材料 制备 性能
研究类型：实验型
2
Subject: Preparation of Silicon Carbide Reinforced Aluminum
Composite
Speciality: Materials Science and Engineering
Name: Duan hongwei Signature:
Instructor: Wang Tao Signature:
Abstract
Silicon carbide particles reinforced aluminum matrix composites (SiCp / Al
matrix composite) with high specific strength and stiffness, wear and fatigue
