1.鋁碳化硅陶瓷復(fù)合材料概述

　　鋁碳化硅陶瓷復(fù)合材料

　　鋁碳化硅陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料是金屬和陶瓷的復(fù)合材料。與傳統(tǒng)的金屬材料相比，顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料不僅兼有金屬的高塑性、高韌性和增強(qiáng)顆粒的高模量、高硬度，同時(shí)具有各向同性，是應(yīng)用前景很廣的材料。碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料可用來制造衛(wèi)星及航空結(jié)構(gòu)材料，如衛(wèi)星支架、結(jié)構(gòu)連接件、管材、各種型材、導(dǎo)彈翼、制導(dǎo)元件;制造飛機(jī)零部件等，發(fā)展這種材料具有重要的戰(zhàn)略意義。

　　2.鋁碳化硅復(fù)合材料的特性

　　碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料碳化硅和顆粒狀的鋁復(fù)合而成，其間碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(出產(chǎn)綠色碳化硅時(shí)需求加食鹽)等原料在電阻爐內(nèi)經(jīng)高溫鍛煉而成，再和增強(qiáng)顆粒鋁復(fù)合而成。

　　增強(qiáng)顆粒鋁在基體中的散布狀況直接影響到鋁基復(fù)合材料的歸納功能,能否使增強(qiáng)顆粒均勻渙散在熔液中是能否成功制備鋁基復(fù)合資料的要害,也是制備顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合資料的難點(diǎn)地點(diǎn)。納米碳化硅顆粒散布的均勻與否與顆粒的巨細(xì)、顆粒的密度、增加顆粒的體積分?jǐn)?shù)、熔體的粘度、拌和的方法和拌和的速度等要素有關(guān)。

　　3.鋁碳化硅復(fù)合材料優(yōu)點(diǎn)

　　鋁基復(fù)合材料具有高導(dǎo)熱、密度小、本錢低，一級(jí)歸納優(yōu)勢(shì)，是金屬基材猜中的重要品類，在國際國內(nèi)規(guī)劃內(nèi)有廣泛研討并使用于工業(yè)化出產(chǎn)。鋁基復(fù)合材料包含纖維增強(qiáng)和顆粒增強(qiáng)兩大類。其間顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料本錢低、功能安穩(wěn)且易完成規(guī)劃出產(chǎn)，變成鋁基復(fù)合材料研討和使用的熱門方向。以鋁合金為基體的復(fù)合材料有鋁碳化硅和硅鋁等，廣泛使用于航空航天、電子信息、殼體封裝和現(xiàn)代交通等廣泛范疇。

　　鋁碳化硅是以鋁合金作基體，碳化硅顆粒為增強(qiáng)體的顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料，交融了碳化硅陶瓷和金屬鋁的不一樣優(yōu)勢(shì)，是第三代微電子封裝材料商品，具有高導(dǎo)熱、高剛度、低密度、適宜的膨脹系數(shù)等特征，能有用提高電子器件的封裝熱管理能力。一起以其耐腐蝕、可加工功能好和易收回的優(yōu)勢(shì)，鋁碳化硅使用于工業(yè)規(guī)劃化出產(chǎn)可下降本錢，在軍用和民用范疇得到推行。與傳統(tǒng)材料對(duì)比，顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料不僅兼有金屬的高耐性、高塑性長處和增強(qiáng)顆粒的高硬度、高模量長處，而且材料各向同性，可選用傳統(tǒng)的金屬加工技能進(jìn)行加工，因而備受大家關(guān)注。

　　4.鋁碳化硅復(fù)合材料制備工藝

　　粉末冶金法

　　粉末冶金法具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如可任意調(diào)節(jié)增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)(最高可達(dá)70%)，較準(zhǔn)確地控制成分比，且其增強(qiáng)顆粒的粒徑在納米范圍內(nèi)可調(diào)。此外，粉末冶金工藝的燒結(jié)溫度較低，可有效減輕增強(qiáng)體與基體間的有害界面反應(yīng)，制得的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能。近年來，進(jìn)一步開發(fā)出機(jī)械合金化-粉末冶金法。該法制備的復(fù)合材料，其增強(qiáng)體顆粒分布均勻，粒度在納米至微米范圍內(nèi)可調(diào)，增強(qiáng)相的體積分?jǐn)?shù)可高達(dá)70%，與基體的界面結(jié)合良好，所制備的復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)異。美國DWA公司采用機(jī)械合金化-粉末冶金法生產(chǎn)了碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，已將其應(yīng)用于汽車、飛機(jī)、航天器等。

　　壓力鑄造法

　　此法是將液態(tài)或半液態(tài)金屬基復(fù)合材料或金屬以一定速度填充壓鑄模型腔，或增強(qiáng)材料預(yù)制體的空隙中，在壓力作用下使其快速凝固成形而制備出金屬基復(fù)合材料，包括擠壓鑄造法、離心鑄造法、氣體壓力滲透鑄造法等。目前，生產(chǎn)應(yīng)用中使用較多的是擠壓鑄造法，其具體方法是：首先把碳化硅顆粒增強(qiáng)相以適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑粘結(jié)制成預(yù)制塊，然后裝入鑄模，澆入精煉的鋁基體金屬熔體，并立即加壓使熔融的金屬熔體浸滲到預(yù)制塊中，凝固之后即得碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。壓力鑄造法的主要優(yōu)點(diǎn)是：可大批量制造顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的零部件，成本低;浸滲時(shí)熔體與增強(qiáng)材料在高溫下接觸時(shí)間短，避免了界面反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)復(fù)合材料的不利影響;高壓作用促進(jìn)了熔體對(duì)增強(qiáng)材料的潤濕，增強(qiáng)材料無需進(jìn)行表面預(yù)處理;所制備材料的組織致密，無氣孔。

　　噴射沉積法

　　此法是將液態(tài)金屬在高壓下霧化，并在其流出時(shí)將增強(qiáng)顆粒噴射入金屬液中，兩相混合的霧化液體隨后在容器中沉積成形。噴射沉積法采用不同形狀的基體和不同的基體運(yùn)動(dòng)方式可獲得管坯、圓柱坯、帶坯等不同產(chǎn)品。此法的優(yōu)點(diǎn)是可直接由液態(tài)金屬霧化和沉積形成具有快速凝固組織和性能特征及一定形狀的坯件;保證了增強(qiáng)顆粒在基體中的分布均勻性;冷卻速度很快，避免了增強(qiáng)顆粒與金屬基體之間的界面反應(yīng);對(duì)界面的潤濕性要求不高，晶粒十分細(xì)小。