金属基复合材料是具有分散在金属或合金基体中的特殊第二相的多相材料。 具有特殊物理机械性能的第二相大大提高了材料的强度、硬度、耐磨性、耐热性等性能。 因此，这个第二阶段也称为强化阶段。 增强相通常分为颗粒增强相和纤维（晶须）增强相。 由于增强材料的价格和复合技术等原因，浇注法制成的复合材料大部分是颗粒增强的。
近年来，颗粒增强复合材料的制备方法在加入增强体的物理方法上不断改进，并发展了增强体的原位反应合成方法。
无论采用何种铸造复合方法，要想成功制备出性能优良、质量稳定的复合产品，必须在技术上解决以下问题： ①根据材料的不同要求选择合适的基体和增强体， ②提高基体熔体对增强体的润湿性， ③控制增强体在基体中的合理分布， ④解决了增强颗粒对基体熔体粘度的影响导致的铸造成型工艺问题。
本文就上述颗粒增强金属基复合材料铸件制备技术中存在的问题进行总结，以期促进颗粒增强复合材料的生产。 增强体选择：基体的性能、增强体以及增强体与基体的良好结合决定了复合材料的性能，因此应根据基材的类型和复合材料的性能要求合理选择增强体. 选择增强材料时，应考虑增强材料的弹性模量、拉伸强度、硬度、热稳定性、密度、熔点、价格等因素。 同时，增强体与基体之间的线膨胀系数和化学反应性应匹配。 宣称。 以铝为主要成分的基体，常用的增强材料有石墨、Al2O3、SiC、TiC、Al3Ti、TiB、Al3Zr等。以钢为基体的复合材料的研究不如铝成熟基复合材料，常用的增强材料比较成熟。 较少，主要有WC、VC、TiC、TiN、Al2O3、SiC等。在选择增强体类型后，增强体的尺寸及其在基体中的体积分数也应通过实验确定。 提高增强体/基体润湿性的方法：提高基体熔体对增强体的润湿性，有利于减少增强体的团聚，有利于提高基体/增强体界面的结合强度，提高复合材料的整体性能。换句话说，它还有助于增强基体中的均匀分布。 通常采用以下措施来提高基体熔体对增强体的润湿性。 增强体表面涂层处理：通过化学镀或气相沉积等方法在增强体表面涂覆某种金属或化合物，可有效提高基体熔体对增强体的润湿性。 研究表明，石墨表面的镀铜和Al2O3颗粒表面的TiN气相沉积，有效地提高了基体对增强颗粒的润湿性。 附加表面活性剂：据报道，在铝熔体中加入石墨或硅粉的同时加入镁块，可以提高铝液对增强体的润湿性。 近年来的研究也表明，除Mg外，Ca、RE、碱金属元素以及VI族和VIa族元素均具有提高铝液对Al2O3、SiC等增强材料润湿性的作用。 增强体的热处理：热处理去除增强体颗粒表面的油和水，可以增加增强体的表面能，增加熔体对增强体的润湿性。 有人用热处理过的石墨粉制备了石墨/铝复合材料，没有镀铜。 热处理方法为：将石墨粉加热至600℃左右，8小时活化表面，然后冷却，再加热至200℃后加入铝液除去水分。 也有人采用加热增强体的方法来提高增强体与基体的润湿性来生产复合材料。 熔体的高能超声处理：有人对熔体进行高能超声处理制备了SiC/ZA27复合材料。 研究认为，高能超声在熔体中传播时产生的空化效应清洁了增强颗粒的表面，增加了颗粒的表面张力，同时降低了熔体的表面张力，显着提高碳化硅颗粒与 ZA27 熔体之间的关系。 润湿性。 增强体原位反应合成：应用原位反应合成技术制备含有增强颗粒的母合金，然后将该母合金加入基体熔体制备复合材料技术成为复合材料研究的热点最近几年。 原位反应合成法通常是在母合金中加入一些纯金属、合金、化合物或盐类物质，通过添加剂之间或添加剂与母合金成分之间的化学反应得到增强。 由于增强体是原位反应生成的，表面清洁无污染，热稳定性好，很好地解决了基体熔体对增强体润湿性的问题，增强体与基体相非常牢固地结合了更好的加固效果。 一些科学家将铝、钛和碳粉按一定比例混合，然后压成小块。 小块在高温扩散炉中真空烧结得到TiC/Al中间合金，并由中间合金制备TiC/2618复合材料。 材料。 其他人也通过原位反应合成成功制备了增强颗粒分布均匀、性能优异的复合材料。 增强体分布控制技术：控制增强体在基体中的分布，充分发挥基体的有效强化作用，是制备满足一定性能要求的复合产品的根本保证。 增强剂分布不均匀的控制方法：对于耐磨/减磨材料，要求工作面具有较高的抗磨性能，其余部分具有较好的综合力学性能，以保证工作面得到有效支持。
因此，这类需要局部加强的产品，要求加强物分布在产品工作面附近一定范围内。 常用的方法有以下几种： 预增强法：预增强法是通过加成法制备表面增强复合材料的主要方法之一。 是铸渗法表面改性技术在复合材料制备中的应用。 主要适用于制备耐磨复合制品。 具体方法是：在产品需要加强的部位预先以油漆或糊块的形式进行加强，然后倒入基体合金液中。 基体合金液通过毛细管虹吸效应和合金液的压力渗入增强体的间隙中，固化，形成增强体与基体紧密结合的表面增强复合产品。 科学家们对该技术进行了深入研究，认为预增强表面复合技术的关键在于：①适当的增强粒径和基体熔体对增强材料的良好润湿性； ②粘合剂选择与涂布，膏体制备与涂刷工艺，③浇注温度控制与浇注工艺； 本发明具有工艺简单、成本低、效果好的特点。 是目前已经成功应用的一种表面复合技术，具有非常广阔的应用前景。 离心控制法：根据增强体与基体熔体的比重差异，借助离心力使增强体沿径向呈梯度偏析分布的方法称为离心控制法。 梯度复合材料的一个重要发展方向。 有人用离心控制的方法制备了石墨梯度分布的石墨/铝复合材料。 科学家离心铸造铝铁合金，获得了初生铁相沿径向梯度分布的自生梯度复合铸管。 覆砂金属离心铸造铝铁合金自生梯度复合材料指出：①随着增强体数量的增加，增强体径向分布梯度逐渐减小，径向分布范围逐渐扩大; 在0～2000r/min范围内，随着转速的增加，钢筋沿径向的分布梯度逐渐增大，径向分布范围逐渐减小。 电磁搅拌控制方法：科学家在凝固过程中对(Mg2Si)20Al80合金熔体施加强交流电磁搅拌，制备出外表面富含Mg2Si的梯度复合材料。 据分析，当进行电磁搅拌时，熔融金属将在交变磁场中受到指向轴线的电磁力。 由于增强体（新生的Mg2Si）的电导率低，基本上不受指向轴的电磁力的影响，而施加在熔体上的电磁力比较大，导致增强体周围的力场不平衡，并且增强体受到远离轴心的金属熔体施加的挤压力沿径向向外移动，从而得到外表面富集和增强的梯度复合材料。 研究指出，电磁搅拌器施加的三相交流电压越大，液固界面与熔体之间的剪切力越大，初生Mg2Si颗粒越容易被推动到试样的外表面，且偏析层较厚。 增强体均匀分布的控制方法：对于整体增强复合材料，增强体在基体中的均匀分布非常重要。 加强对熔体的搅拌是达到钢筋均质化目的的根本手段。 以下是几种有效的混合方法： 机械搅拌：机械搅拌是最传统的搅拌熔体的方法。 由于搅拌叶片材料的限制，在钢合金中使用机械搅拌方法的例子很少。 注意熔体的机械搅拌： ①合理选择搅拌叶片的材质和形式：搅拌叶片与熔体直接接触，容易对合金造成污染。 对于有色合金，应使用有色刀片或在钢刀片上涂上一层外涂层（如一层白土）。 并且应根据增强体的颗粒密度选择叶片旋转方向。 ②混合好：应适当控制搅拌叶片的浸入深度，以产生稳定的涡流。 搅拌棒的晃动或搅拌器叶片不当会增加增强体被熔体排斥的概率，从而使增强体在基体中的分布变差。 ③搅拌时间：加入增强剂后，搅拌时间应尽可能长，搅拌后等待浇注的时间应尽可能短。 美国有“一种将固体颗粒混合成液体的装置”专利，称该装置生产的复合材料“克服了颗粒增强复合材料的常见缺陷，混合时间短，生产率高，低成本。” 气体搅拌：用外部气流或熔体反应产生的大量气体搅拌熔体，也可以达到增强体在熔体中均匀分布的目的。 科学家利用原位反应产生的大量气体搅动熔体，制备出增强均匀分布的Al3Zr(p).Al2O3(p)/A356和(TiB2+TiAl3)/AlSi6Cu4复合材料。 高能超声处理：科学家在 27°C 的 ZA600 合金熔体表面加入 SiC 颗粒，用高能超声处理熔体 60-90 秒，得到熔体-颗粒悬浮液，整体颗粒分布（如-cast) 获得。 均匀的 SiCp/ZA27 复合材料。 研究认为，高能超声波在熔体中的有限振幅衰减，使熔体中产生一定的声压梯度，形成流体射流，直接离开超声波变幅杆的端面，在整个熔体中形成。 环流（即声流效应），声流的速度可达熔体对流速度的10～103倍。 声流在去除增强颗粒表面杂质的同时，也将颗粒送入熔体深处，使其均匀分散。 复合熔体性能特点及成型工艺要点： 复合熔体与普通熔体最大的区别是引入了增强体的固体颗粒。 由于固体颗粒的引入，复合熔体的粘度会随着痕量的TiC和TiB2突然显着增加，导致铝熔体的粘度突然变化。 科学家指出了铸件形成的理论。 液态金属的粘度对金属在模具中的流动特性、模具的填充、气体在液态金属中的漂浮、金属的进料等都有显着的影响。
为了获得良好的产品，粘度突然增加的复合熔体的成型过程必须处理以下两个问题： ①提高熔体的流动性，增加其填充能力； ②防止熔体吸入气体，加强熔体中气体的去除。
Manchang Gui等人开发了一种由滤网和浇口组成的真空差压浇注工艺。 复合熔体通过过滤器后直接填充到模具中。 金属液充满后，直浇道总是有压力作用，最后凝固，所以可以给铸件供料。 这种铸造工艺的特点具体表现在： ①基本消除气源，基本消除浇注过程中产生的气孔缺陷； ②简化浇注系统，浇注系统重量和铸件重量由非真空自由浇注（5-10）：1（0.5～1.5）：1降低； ③克服了复合熔体流动性差的缺点，可浇铸复杂的薄壁复合铸件。
浇铸法是制备复合材料最有前途的方法之一。 未来的研究应重点关注以下几个方面： ① 对于黑色金属基体，根据复合材料的性能要求选择增强材料； ② 开发更易于实现和工业化生产的制备方法； ③显着降低复合产品的材料和制造成本； ④研究复合材料的回收再利用技术。
因此，相信铸造法在耐磨耐热复合制品的生产中将大有作为。
金属基复合材料是一种特殊的第二相分散在金属或合金基体中的多相材料。 具有特殊物理机械性能的第二相大大提高了材料的强度、硬度、耐磨性、耐热性等性能。 因此，这个第二阶段也称为强化阶段。 增强相通常分为颗粒增强相和纤维（晶须）增强相。 由于增强材料的价格和复合技术等原因，浇注法制成的复合材料大部分是颗粒增强的。 我们接下来可以帮助您做什么？
