金屬基復(fù)合材料的分類、增強(qiáng)機(jī)制及制備方法綜述蔣雯

1、金屬基復(fù)合材料的分類、增強(qiáng)機(jī)制及制備方法綜述蔣雯 1120102282 09321001班摘要：金屬基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、較好的耐熱性和更低的熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，因此，對它進(jìn)行充分的研究很有必要。本文研究了國內(nèi)外相關(guān)研究的文獻(xiàn)，介紹的金屬基復(fù)合材料的分類，增強(qiáng)機(jī)制和具體制備方法，并指出了目前金屬基復(fù)合材料尚需解決的問題。關(guān)鍵詞：金屬基復(fù)合材料；分類；增強(qiáng)機(jī)制；制備方法1前言現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展對材料提出了越來越高的要求。在結(jié)構(gòu)材料方面，尤其是在航空航天領(lǐng)域，現(xiàn)有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、低密度的單一材料已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足使用要求。為此，國內(nèi)外大量學(xué)者采用復(fù)合技術(shù)將不同性能的材料復(fù)合起來，

2、得到單一材料無法比擬的、綜合性能優(yōu)越的新型復(fù)合材料1。復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上異質(zhì)、異形、異性的原材料通過某種工藝組合成的一種新的材料。它即保留了原組分材料的主要特性。又通過復(fù)合效應(yīng)獲得了原組分材料所不具備的新性能。與普通單增強(qiáng)相復(fù)合材料相比，其沖擊強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性顯著提高，并具有特殊的熱膨脹性能。復(fù)合材料的種類繁多，按其基體材料不同可分為金屬基、樹脂基和陶瓷基復(fù)合材料。金屬基復(fù)合材料是其中重要的一類。它采用金屬或合金為基體，以纖維、晶須、顆粒等為增強(qiáng)體，通過合理的設(shè)計(jì)和良好的復(fù)合工藝，使基體和增強(qiáng)體之間取長補(bǔ)短，發(fā)揮了各自的性能及工藝優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的金屬材料相比，金屬基復(fù)合材料往往

3、具有更高的比強(qiáng)度、比模量，更好的耐熱以及更低的熱膨脹系數(shù)2。為了充分全面了解金屬基復(fù)合材料，本研究結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)的研究狀況，總結(jié)分析了金屬基復(fù)合材料的分類、性能、制備技術(shù)等方面的研究成果，評述了金屬復(fù)合材料的制備技術(shù)和目前存在的問題。2金屬基復(fù)合材料的分類金屬基復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能而應(yīng)用范圍廣泛。依據(jù)基體合金的種類可分為：輕金屬基復(fù)合材料、耐高溫金屬基復(fù)合材料、金屬間化合物基復(fù)合材料。按增強(qiáng)相形態(tài)的不同可劃分為：連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料、混雜增強(qiáng)金屬復(fù)合材料2-3。以下分別從基體和增強(qiáng)相的角度進(jìn)行分類介紹。2.1 不

4、同基體的金屬基復(fù)合材料2.1.1輕金屬基復(fù)合材料鋁、鎂合金是目前應(yīng)用最為廣泛、發(fā)展最為成熟的輕金屬合金。用它們制成的各種高比強(qiáng)度、高比模量的輕型結(jié)構(gòu)件，廣泛的應(yīng)用于宇航、航空和汽車工業(yè)等領(lǐng)域，并已形成工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。（1）鋁基復(fù)合材料鋁基復(fù)合材料常用的鋁合金基體有A1-Mg、A1-Si、Al-Cu、A1-Li和A1-Fe等。采用A1-Li合金作基體，可減輕構(gòu)件質(zhì)量并提高剛度；采用A1-Fe合金作基體則可提高構(gòu)件的高溫性能；而經(jīng)過處理后的Al-Cu合金強(qiáng)度高。具有非常好的塑性、韌性和抗蝕性，易焊接、易加工。顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體主要有SiC顆粒、A12O3顆粒、BC4顆粒、TiC顆粒等1。

5、鋁基復(fù)合材料具有成本低，易成型的優(yōu)點(diǎn)，但是它在高于300的高溫后，強(qiáng)度會(huì)迅速下降，極限工作溫度為3502。（2）鎂基復(fù)合材料鎂基復(fù)合材料密度為鋁基復(fù)合材料的2/3，具有高比強(qiáng)度、比剛度，優(yōu)異的阻尼減震、電磁屏蔽和儲(chǔ)氫析氫等性能。鎂基復(fù)合材料主要由鎂合金基體、增強(qiáng)相以及基體與增強(qiáng)相界面組成。常用基體合金主要有：Mg-Mn、Mg-Al、Mg-Zn、Mg-Zr、Mg-Li和Mg-RE，此外還有用于較高溫度下的Mg-Ag和Mg-Y合金。常用的增強(qiáng)相主要有SiC顆粒等。氧化鋁是鋁基復(fù)合材料中常用的增強(qiáng)相，但易與鎂合金基體發(fā)生反應(yīng)，降低界面強(qiáng)度，所以鎂基復(fù)合材料較少采用氧化鋁作為增強(qiáng)相。B4C、SiC與鎂

6、不發(fā)生反應(yīng)，但B4C顆粒表面的B2O3與Mg發(fā)生反應(yīng)生成MgB2，增大了Mg與B4C之間的潤濕性，提高了界面強(qiáng)度4。因此，SiC和B4C是鎂基復(fù)合材料較為理想的增強(qiáng)顆粒1、5。（3）銅基復(fù)合材料傳統(tǒng)的銅和銅合金由于強(qiáng)度與耐熱性不足,而提高銅合金的強(qiáng)度很大程度以犧牲電導(dǎo)率和熱導(dǎo)率為代價(jià)。銅基復(fù)合材料則能較好解決這一問題。銅基復(fù)合材料的性能主要取決于銅基體和增強(qiáng)體的性能以及基體和增強(qiáng)體之間的結(jié)合特性。常見的增強(qiáng)相主要有A12O3、WC、TiB2、Ti3SiC2、TiC等。A12O3增強(qiáng)銅基復(fù)合材料強(qiáng)度高，導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性與純銅接近，具有良好的抗腐蝕和抗磨損能力；由于WC化合物因其高強(qiáng)度、高硬度、高熔

7、點(diǎn)和高彈性等性能，因此用WC顆粒增強(qiáng)的銅基復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高硬度、高導(dǎo)電性的特點(diǎn)；TiB2剛度好、硬度高、耐磨性優(yōu)良，因此采用TiB2作為增強(qiáng)體制備的TiB2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料與銅基體相比剛度、硬度和耐磨性均有明顯提高；Ti3SiC2是集結(jié)構(gòu)、導(dǎo)電和自潤滑等功能于一體的新型材料，有與金屬一樣的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和易加工的特性。又有與陶瓷一樣的輕質(zhì)、抗氧化、耐高溫等特性。Ti3SiC2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料是一種優(yōu)良的自潤滑材料，其力學(xué)性能優(yōu)于SiC增強(qiáng)銅基復(fù)合材料1。（4）鈦基復(fù)合材料鈦基復(fù)合材料可在比鋁、鎂基復(fù)合材料更高的溫度下使用5。鈦基體是一種物理性能優(yōu)良、化學(xué)性能穩(wěn)定的材料，鈦與鈦合金具有強(qiáng)度高、

8、相對密度小、耐海水和海洋氣氛腐蝕等許多優(yōu)異的特性。鈦合金具有高比強(qiáng)度和良好的耐腐蝕性能，隨著鈦合金的使用溫度逐步提高，在600以上。其強(qiáng)度和蠕變抗力急劇下降。通過傳統(tǒng)的合金化方法已無法滿足對高溫和蠕變性能的要求。鈦基復(fù)合材料具有比鈦合金更高的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)良的耐疲勞和抗蠕變性能以及優(yōu)異的高溫性能和耐腐蝕性能，它克服了鈦合金彈性模量和耐磨性低的缺點(diǎn)。顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的增強(qiáng)顆粒主要有TiC、TiB與TiAl等。顆粒增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的性能是各向同性的，其硬度和耐磨性、剛度得到明顯提高，塑性、斷裂韌性和疲勞性能有所降低，室溫抗拉強(qiáng)度與基體接近，高溫強(qiáng)度比基體高1。2.1.2耐高溫金屬基復(fù)合材料

9、耐高溫金屬基復(fù)合材料的使用溫度通常都在1000以上，除了對材料要求具有好的高溫持久強(qiáng)度和模量外，韌性和導(dǎo)熱性能都應(yīng)優(yōu)異。高熔點(diǎn)金屬（合金）絲增強(qiáng)鎳基和鐵基高溫合金是此類復(fù)合材料的主要品種。鎳基高溫合金是廣泛使用于各種燃?xì)廨啓C(jī)的重要材料，具有良好的高溫強(qiáng)度、抗熱疲勞、抗氧化和抗熱腐蝕性。用鎢絲、釷鎢絲增強(qiáng)鎳基合金可以大幅度提高其高溫性能高溫持久性能和高溫蠕變性能，一般可以提高100h持久強(qiáng)度13倍，主要用于高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等重要部件5-6。用SiC顆粒增強(qiáng)可達(dá)到高強(qiáng)度、高剛度和抗蠕變，但不適于富氧環(huán)境下1。2.1.3金屬間化合物基復(fù)合材料另有一類主要用于高溫作業(yè)輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)件方面的金屬間化合

10、物基復(fù)合材料，此類復(fù)合材料具有輕質(zhì)、高溫性能高的特點(diǎn)，故被選用在發(fā)動(dòng)機(jī)等高溫零部件上。可大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能和效率。通常金屬間化合物基復(fù)合材料的增強(qiáng)體有SiC、TiB2、TiC顆粒等。常見的基體有NiAl、TiAl2。2.2不同增強(qiáng)體的金屬基復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)體是一些不同幾何形狀的金屬或非金屬材料。目前，其增強(qiáng)相已有很多，重要的有氧化鋁纖維、硼纖維、石墨(碳)纖維、SiC纖維、SiC晶須；顆粒型的有SiC、碳化硼等；絲狀的有鎢、鈹、硼、鋼等7。金屬基復(fù)合材料按其增強(qiáng)材料的幾何形態(tài)可劃分為以下幾類。2.2.1連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料是利用高強(qiáng)度、高模量、低

11、密度的硼纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維、碳纖維與石墨纖維等作為增強(qiáng)體，與相應(yīng)的金屬基體復(fù)合而成8。纖維直徑從3150um(晶須直徑小于1um)，縱橫比(長度/直徑)在102以上。其中增強(qiáng)纖維絕大多數(shù)情況下是作為承載組分，而金屬基體主要起黏結(jié)纖維、傳遞載荷、部分承載的作用。性能優(yōu)良的連續(xù)纖維加入，使得復(fù)合材料具有輕質(zhì)，比強(qiáng)度、比模量高，耐磨性強(qiáng)，耐高溫性能好，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，抗疲勞，抗老化等優(yōu)良的綜合性能， 但連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的復(fù)合和加工工藝獨(dú)特、復(fù)雜、不易掌握和控制，因此該類復(fù)合材料的制造成本很高。連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料主要用于較少考慮成本的航天、航空等尖端技術(shù)領(lǐng)域2。2.2.2短纖維增

12、強(qiáng)金屬基復(fù)合材料作為金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體的短纖維可分為天然纖維制品和短切纖維。天然纖維主要是一些植物纖維和菌類纖維索等，長度一般為35150mm；短切纖維一般是由連續(xù)纖維切割而成，長度l50 mm，用于金屬基復(fù)合材料短纖維增強(qiáng)體的材料主要有Saffil-A12O3、A12O3-SiO2、SiC等9。氧化鋁短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的室溫拉伸強(qiáng)度并不比基體合金高，但它們的高溫強(qiáng)度保持率明顯優(yōu)于基體，彈性模量在室溫和高溫都有較大的提高，熱膨脹系數(shù)有所降低，耐磨性能得到改善5、10。短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料成本比連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料低得多，與基體合金相比，短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度、比剛

13、度和高耐磨性，其各向異性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。短纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料中增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)一般不超過30。主要用于汽車行業(yè)、電力行業(yè)等。2.2.3晶須增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料晶須是指在特定條件下以單晶的形式生長而成的一種高純度纖維，其原子排列高度有序，幾乎不含晶界位錯(cuò)等晶體結(jié)構(gòu)缺陷。有異乎尋常的力學(xué)性能。作為金屬基復(fù)合材料的增強(qiáng)體使用的晶須多是SiC、Si3N4晶須，成本最低的是A12O3B2O3晶須。與連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料相比，其各向異性極??；與短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比，晶須增強(qiáng)復(fù)合材料的性能更高。主要用于航空航天等高新技術(shù)領(lǐng)域如飛機(jī)架構(gòu)、推桿加強(qiáng)筋等5。2.2.4顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材

14、料粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（PRMMC）是指彌散的硬質(zhì)增強(qiáng)相的體積超過20的復(fù)合材料，不包括彌散質(zhì)點(diǎn)體積比很低的彌散強(qiáng)化金屬的金屬基復(fù)合材料。它利用顆粒自身的強(qiáng)度，其基體起著把顆粒組合在一起的作用，顆粒平均直徑在lum以上，強(qiáng)化相的容積比可達(dá)90。常用作金屬基復(fù)合材料增強(qiáng)體的顆粒主要有：SiC、Al2O3、TiC、TiB2、NiAl、Si3N4等陶瓷顆粒11、13。PRMMC除具有高強(qiáng)度、高模量和低膨脹系數(shù)等特點(diǎn)外,能耐300-500或更高溫度，不燃燒、不吸潮，具有高的導(dǎo)熱系數(shù)與導(dǎo)電率。且在較高溫度下不會(huì)放出氣體污染環(huán)境。更重要的是PRMMC的顆粒增強(qiáng)相成本低、微觀結(jié)構(gòu)均勻、可采用熱壓、熱軋等傳統(tǒng)

15、的金屬加工工藝加工，有良好的發(fā)展前途。目前，PRMMC主要用于航空航天、汽車工業(yè)等領(lǐng)域9、14。2.2.5混雜增強(qiáng)金屬復(fù)合材料對上述四種單一的增強(qiáng)形式進(jìn)行有機(jī)的組合就形成了混雜增強(qiáng)。增強(qiáng)體的混雜組合可分為三種：顆粒-短纖維(或晶須)、連續(xù)纖維-顆粒、連續(xù)纖維-連續(xù)纖維。在短纖維或晶須的預(yù)制件中，易出現(xiàn)增強(qiáng)的粘結(jié)、團(tuán)聚現(xiàn)象，顆粒的混入可以解決這一問題。與單一的增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料相比，可以大幅度提高材料的橫向強(qiáng)度，改善材料的力學(xué)性能2。3 金屬基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制金屬基復(fù)合材料尤其是顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的強(qiáng)化機(jī)制極其復(fù)雜,概括地講，顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料強(qiáng)化機(jī)制主要有以下幾點(diǎn)：（1）材料受載時(shí)，增強(qiáng)體

16、對基體變形的約束或?qū)w中位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙產(chǎn)生的強(qiáng)化作用；（2）基體向增強(qiáng)體的載荷傳遞；（3）增強(qiáng)體加入基體，由于基體和增強(qiáng)體熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致材料內(nèi)產(chǎn)生熱殘余應(yīng)力以及由于熱殘余應(yīng)力釋放導(dǎo)致基體中產(chǎn)生位錯(cuò)或基體加工硬化；（4）基體與增強(qiáng)體之間的界面結(jié)合狀況及界面附近基體的微觀結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。關(guān)于上述強(qiáng)化機(jī)制的相對作用程度還必須根據(jù)具體材料和材料變形不同階段來確定14。4金屬基復(fù)合材料的制備方法近年來，研究者對金屬基復(fù)合材料的有效制備方法進(jìn)行了大量的研究工作，創(chuàng)造了許多金屬基復(fù)合材料的制備方法,具體如圖1。圖1制備顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的方法12-154.1粉末冶金法粉末冶金法的主要技術(shù)步驟一般包

17、括：粉末篩分、粉末與增強(qiáng)體混合、壓制成型、高溫除氣、熱壓或熱等靜壓致密化、二次加工(擠壓、鍛造、軋制、超塑性成型等)18。粉末冶金法對基體合金和增強(qiáng)顆粒種類基本沒有限制，而且可以任意調(diào)整增強(qiáng)體的含量、尺寸和形貌等。大大提高了復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性。另外。由于粉末冶金法所使用的溫度較低，從而減輕了基體與增強(qiáng)體之間的界面反應(yīng)。所制得的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)物理性能且質(zhì)量穩(wěn)定。粉末冶金工藝的成本一般介于液相工藝與連續(xù)纖維復(fù)合材料之間，但材料的綜合性能高于液相法制備的材料，且使用范圍更加廣泛16。4.2固體分散法4.2.1攪拌鑄造法攪拌鑄造法是將增強(qiáng)體加入到基體金屬液中，通過高速旋轉(zhuǎn)的攪拌器使液相和固相均

18、勻混合，然后澆入到鑄型中。這種方法的關(guān)鍵是使基體和增強(qiáng)物之間有良好的界面結(jié)合，并使增強(qiáng)體在基體中均勻分布。攪拌鑄造法分為真空攪拌鑄造和非真空攪拌鑄造。前者是在真空狀態(tài)下，采用攪拌的方法使基體熔液和增強(qiáng)相混和，再進(jìn)行澆注的方法。圖2是真空攪拌鑄造爐的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2空攪拌鑄造爐結(jié)構(gòu)示意圖攪拌鑄造法成本低，便于一次形成復(fù)雜的工件，所需設(shè)備相對簡單，適應(yīng)批量生產(chǎn)；但在攪拌的過程中存在陶瓷顆粒偏聚、在液體分布的均勻性以及界面反應(yīng)等問題。非真空攪拌鑄造時(shí)，在攪拌過程中容易引入氣體，致使產(chǎn)品內(nèi)部產(chǎn)生氣孔，顆粒增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)也會(huì)受到限制17。4.2.2流變鑄造法流變鑄造法是對處于固-液兩相區(qū)的熔體施加強(qiáng)烈

19、攪拌形成低粘度的半固態(tài)漿液，同時(shí)引入陶瓷顆粒，利用半固態(tài)漿液的觸變特性分散增強(qiáng)相，阻止陶瓷顆粒的下沉或漂浮，保證陶瓷顆粒彌散分布于金屬熔體中。該法僅適用于凝固區(qū)間較寬的金屬。存在界面反應(yīng)、顆粒偏析等問題2。4.3 噴射沉積法圖3為噴射成型法示意圖。該工藝過程是將基體金屬在坩堝中熔煉后，在壓力作用下通過噴嘴送入霧化器，在高速惰性氣體射流的作用下，液態(tài)金屬被分散為細(xì)小的液滴，形成“霧化錐”。同時(shí)通過一個(gè)或多個(gè)噴嘴向“霧化錐”噴射人增強(qiáng)顆粒，使之與金屬霧化液滴一起沉積在一基板上并快速凝固形成顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。該工藝制備的復(fù)合材料致密度可達(dá)到理論的9598，冷卻速度達(dá)快，金屬晶粒和組織細(xì)化、成分

20、均勻、很少或沒有界面反應(yīng)，且流程短、工序簡單、效率高，有利于工業(yè)化生產(chǎn)19。圖2噴射成型法示意圖4.4液態(tài)浸滲法4.4.1擠壓鑄造法擠壓鑄造法是將增強(qiáng)體制成預(yù)成型體，放人固定模型內(nèi)預(yù)熱至一定溫度，澆人金屬熔體，將模具壓下并加壓，迅速冷卻得到所需的復(fù)合材料。擠壓鑄造法可以制備出增強(qiáng)相高達(dá)4050的金屬基復(fù)合材料，由于在高壓下凝固，既改善了金屬熔體的浸潤性，又消除了氣孔等缺陷，因此，擠壓鑄造法是制造金屬基復(fù)合材料質(zhì)量較好，可以一次成型。擠壓鑄造法的不足之處主要受到大體積產(chǎn)品的形狀和尺寸的影響，因而，針對大體積的零件擠壓鑄造法適應(yīng)性不高20。4.4.2氣壓浸滲。氣壓浸滲能有效防止金屬和增強(qiáng)體的氧化，

21、限制了界面反應(yīng)，改善界面，提高了浸潤性，減少了出現(xiàn)氣孔等缺陷的幾率。由于其制造過程氣壓不超過10 MPa，所以零件不易開裂。但是，低氣壓浸滲難以制造大型件，生產(chǎn)效率低，工藝步驟多，周期長。4.4.3無壓浸滲。無壓浸滲是金屬液體在沒有外壓力和真空的條件下，自發(fā)地滲入預(yù)制體間隙，冷卻凝同獲得致密的復(fù)合材料。該技術(shù)投資小，可制備復(fù)雜薄壁的零件，無需耐高溫的模具；若浸滲強(qiáng)的金屬，可加阻尼層，限制過度增長，以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)的近無余量制備2。4.5原位復(fù)合法原位生成法指增強(qiáng)材料在復(fù)合材料制造過程中，并在基體中自己生成和生長的方法，增強(qiáng)材料以共晶的形式從基體中凝固析出，也可與加入的相應(yīng)元素發(fā)生反應(yīng)、或者合

22、金熔體中的某種組分與加入的元素或化合物之問的反應(yīng)生成。前者得到定向凝固共晶復(fù)合材料，后者得到反應(yīng)自生成復(fù)合材料。該法制備的材料，增強(qiáng)體是從金屬基體中原位形核、長大的熱力學(xué)穩(wěn)定相，因此，增強(qiáng)體表面無污染，界面結(jié)合強(qiáng)度高。而且，原位反應(yīng)產(chǎn)生的增強(qiáng)相顆粒尺寸細(xì)小、分布均勻，基體與增強(qiáng)材料間相容性好，界面潤濕性好，不生成有害的反應(yīng)物，不須對增強(qiáng)體進(jìn)行合成、預(yù)處理和加入等工序，采用該技術(shù)制備的復(fù)合材料的綜合性能比較高，生產(chǎn)工藝簡單，成本較低20。5金屬基復(fù)合材料目前存在的問題（1）對于顆粒增強(qiáng)的金屬基復(fù)合材料，增強(qiáng)顆粒進(jìn)入基體金屬熔體，并能很好地分散，首要條件是兩者必須相互潤濕。而有些增強(qiáng)顆粒表面存在的

23、氧化物吸附氣體、水分等，使增強(qiáng)顆粒與金屬基體的潤濕性變差。為此，需采取一定措施來降低顆粒表面張力，提高潤濕性。（2）金屬基復(fù)合材料的界面有三種類型：增強(qiáng)體與基體互不反應(yīng)互不溶解；增強(qiáng)體與基體不反應(yīng)但能互相溶解；增強(qiáng)體與基體互相反應(yīng)生成界面反應(yīng)物。多數(shù)PRMMC是以界面反應(yīng)的形式結(jié)合，因此必須注意防止界面過度反應(yīng)，避免生成的脆性相在受力時(shí)起到萌生裂紋源的作用9。（3）由于鋼鐵基材料熔點(diǎn)高、密度大、比強(qiáng)度小和制造工藝?yán)щy。因而鋼鐵基復(fù)合材料研究開發(fā)的較少，但通過復(fù)合工藝將鋼鐵材料和增強(qiáng)相材料間的高韌性和高耐磨性等性能的優(yōu)化組合仍顯示出極廣闊的應(yīng)用前景。（4）對于顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，由于顆粒的尖

24、銳化導(dǎo)致基體內(nèi)應(yīng)變集中和顆粒尖端斷裂而使材料塑性下降和脆化。因此，顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的韌化十分必要，增強(qiáng)顆粒球化將有助于實(shí)現(xiàn)材料的韌化21。6 結(jié)論金屬基復(fù)合材料具有許多優(yōu)良性能，目前主要集中在以輕金屬等為基體的復(fù)合材料研究，少量研究致力于銅、鐵、鉛基體的復(fù)合材料。增強(qiáng)的形式包括連續(xù)纖維、短纖維、晶須和顆粒。金屬基復(fù)合材料的制備方法多種多樣，每種方法都有其優(yōu)勢和缺點(diǎn)，實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，探索適合的方法。總的來說，金屬基復(fù)合材料還沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，為此目標(biāo)，還需要很多努力。7參考文獻(xiàn)1賀毅強(qiáng).顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研究進(jìn)展J. 材料熱處理技術(shù)，2012,41(2):133-136.2

25、陳素玲,孫學(xué)杰. 金屬基復(fù)合材料的分類及造技術(shù)研究進(jìn)展J. 電焊機(jī)，2011,41(7):90-94.3 Willian C，Harrigan JrCommercial processing of metal matrix compositesJMaleriaJs Science and engineering,1998(3):7579.4 吳楨干,顧明元,陳煜等B4Cr+SiCw/MBl5Mg基復(fù)合材料的界面微結(jié)構(gòu)J金屬學(xué)報(bào),1998,34(4)：443-448.5張效寧,王華,胡建杭,吳楨芬.顆金屬基復(fù)合材料研究進(jìn)展J. 云南冶金，2006,35(5):53-73.6曾立英,孫洪志.鎳基復(fù)合材料及其它基體的復(fù)合材料的應(yīng)用J.稀有金屬快報(bào)，2001,(11)：12-15.7高炳易.復(fù)合顆粒鑄滲制備鋼基表面復(fù)合材料研究J熱加工工藝,20lO，39(4):8992.8王濤,趙宇新,付書紅,張勇,曾維虎,韋家虎,李釗. 連續(xù)纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的研制進(jìn)展及關(guān)鍵問題J. 航空材料學(xué)報(bào)，2013,33(2):87-96.9 Bandini C,Ferraris M,Marchetti F.Interfacial reaction inAZ61/AZ91/P100Mg graphite composite an Auger spectroscopy investigati