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1、第四章4.1.4 先驱（预制）丝（带、板）的制备4.1.4.1 粉末法纤维/基体复合丝首先将金属基体粉末与聚合物粘接剂混合制成基体粉末 /聚 合物粘接剂胶体；然后将纤维通过带有一定孔径毛细管的胶槽， 在纤维表面均匀地涂敷上一层基体粉末胶体，干燥后形成一定直 径的纤维/基体粉末复合丝。复合丝的直径取决于胶体的粘度、纤维走丝速度以及胶槽的 毛细管孔径等。由于在复合材料制备过程中需要预先彻底除去复合丝中的聚 合物粘接剂胶体，因此要求聚合物粘接剂具有在真空状态的低温 下能够完全挥发的特性。Fibre _Spool ContinuousFibre _ReservoirAdjustable Apertur
2、eCoatedDrying _FibrePick-upSpoof4.1.4.2 纤维/（基体箔材）聚合物粘结剂先驱（预制）带（板）（下图）缠绕鼓（基体箔材）T纤维定向定间距缠绕T涂敷聚合物粘结剂定位。4.1.4.3 PVD 法纤维/基体复合丝采用磁控溅射等物理气相沉积（PVD）手段将基体金属均匀沉积到纤维表面上，形成纤维/基体复合丝。使用这种复合丝制备复合材料时，主要是基体与基 体之间的扩散结合；有利于材料界面的改善；通过控制 基体沉积层的厚度可控制纤维的体积比。4.1.4.4 等离子喷涂纤维/基体箔材先驱（预制）带（板） 纤维定向定间距缠绕T等离子喷涂基体粉末定位（下图）。FOILSeCTI
3、QN i4.1.4.5熔池法纤维/基体复合丝 这种复合丝制备方法主要是应用于碳纤维或石墨纤维增强铝基复合材料。由于碳纤维或石墨纤维与铝液接触会反应生成AI4C3界面生成物。过量的脆性相AI4C3 生成会严重影响复合材料的性能。对石墨纤维进行 Ti-B 或（液态）金属钠表面涂层处理可以增加纤维与铝液的润湿性， 防止过量的脆性相AI4C3生成。4.2.1 粉末冶金（增）金属粉末既可适用于连续、长纤维增强又可用于短纤维、颗粒或晶须增强的金属基复合材料。 短纤维、颗粒或晶须增强金属基复合材料的粉末冶金工艺主要分为二部分： 首先将增强材料（短纤维、颗粒或晶须）与金属粉末混合均匀，大多是采用机械混合方式；
4、 然后进行封装、除气或采用冷等静压（CIP）,再进行热等静压（HIP）或热压烧结法提 高复合材料致密性。4.2.1.1 粉末冶金工艺的基本程序（5）工艺过程示意（列举几种）： 原料：基体金属与强化颗粒均为粉料，且越细越好，但必须大于 1 微米，否则易聚 难分散； 混合：球磨机混合法； 压粉（压密）：相当于成形工艺； 脱气：为除去粉末、颗粒表面水分与吸 附气体，防止烧结后材料内部气孔（相当于 干燥）； 压粉坯的致密化：冷等静压、挤压法； 烧结（固化）：常压、热压、真空热压、 热等静压、热塑性变形烧结； 塑性加工：赋予材料一定形状（热加工 温度下变形）。粉末冶金工艺过程1真空热压热压1i除套11+
5、 j逆性加工 J封套、压密、脱气（挤、轧、锻* * -制品（或机加工毛坯）冷等静压厶汗制丄假扌J拉対造轧电携压饶结绘第 坛结Tm眾冏按业理归镀氏涓悅结复压祐整勺烧（汉袖）以处理热卅松亲址结粉浆坛汁書静床制轧制捋卅图14-1粉末冶金复合法的工艺过程:粉末符金成品4.2.2.1 热压和热等静压法 热压法和热等静压法亦称扩散粘接法，是加压焊接的一种，因此有时也称扩散焊接法 扩散粘结法要点是金属基体为固态，与增强材料的复合是在不大的塑性变形情况下，靠 较长时间、较高温度和压力，使组成材料之间接触界面原子间相互扩散粘结而成。或者说，扩散结合工艺是传统金属材料一种固态焊接技术。在一定的温度和压力下，把 新
6、鲜清洁表面的相同或不相同的金属原子，通过互相扩散而连接在一起。4.2.2.2 扩散粘结过程三阶段 是一种制造连续纤维增强金属基复合材料的传统工艺方法。 早期研究与开发的硼纤维增强铝或钛基复合材料和钨丝增强镍基高温合金等都是采用扩散结合方式制备的。制造时先把增强纤维用不同的方法，如等离子喷涂法、液态金属浸渍法、化学涂覆法等 制成预制品4.2.2.3 设备组成Bodycote IMT Inc.公司的一台大型QUINTUS热等静压机，炉体热区直径1.68米 在热等静压机中生产从金属粉末直接成型的接近净形状零件 在热等静压机中处理的钛合金铸件 , 用于消除在铸造过程中形成的内部微空和缺陷 在热等静压机
7、中处理的人工关节 , 用于消除在铸造过程中形成的内部微空和缺陷 .4.2.2.5 扩散结合工艺的特点 采用扩散结合方式制备金属基复合材料还可以采用热轧和热挤压、接拔的二次加工方式 进行再加工，也可以采用超塑性加工方式进行成型加工。扩散结合是连续纤维增强，并能按照复合材料的铺层要求排布的唯一可行的工艺。采用 扩散结合方式制备金属基复合材料，工艺相对复杂，纤维排布、叠合以及封装手工操作多， 成本高。虽然热压扩散结合工艺参数控制要求严格，但在扩散结合工艺中增强纤维与基体的湿润 问题容易解决，而且在热压时可通过控制工艺参数的办法来控制界面反应。4.2.2.6其他扩散结合工艺（1）轧制复合：1.粉末轧制
8、法2块（带）材轧制复合法：双金属板的成形：热轧hot rolling ）复合和冷轧、温轧复合（2）模压成型（Mold Forming）：模压成型也是扩散结合的一种手段。将纤维/基体预 制体放置在具有一定形状的模具中进行扩散结合，最终得到一定形状的最终制品。常用这种 工艺制备各种型材（图9-9）。4.4.0 原位复合新工艺原位复合新工艺 问题提出：在金属基复合材料制备过程中，增强材料与金属基体之间的相容性，即增强 材料与金属基的润湿性，往往影响到金属基复合材料在高温制备和高温应用中的性能和性能 稳定性。解决途径:如果增强材料（纤维、颗粒或晶须）能从金属基体中直接（即原位）生成，则相容 性问题就会
9、得到较好的解决。因为原位生成的增强相与金属基体界面结合良好，生成相的热 力学稳定性好，也不存在基体与增强相之间的润湿和界面反应等问题。这就是原位复合方法 （in-situ）。由问题提出及解决途径得到如下信息： （1）原位自生成法定义：在复合材料制造过程中，增强材料在基体中生成和生长的方 法称作原位自生成法。以原位自生成法制造的金属基复合材料中，基体与增强材料间的相容性好，界面干净， 结合牢固。这种复合材料有较优异的力学性能。第五章5.3.2常规MMCs连接技术及其优点和缺点工艺方法优点缺点熔融焊接钨极惰气保 护焊接在焊接时可使用金属焊料以减少Al/SiC复合材料中AI3C4的产生，增加 Al/
10、SiC复合材料中加强粒子的湿润性在Al/SiC复合材料中会产生Al3C4 , 当使用金属焊料时焊接强度降低金属惰气保 护焊接在焊接时可使用金属焊料以减少Al/SiC复合材料中AI3C4的产生，增加 Al/SiC复合材料中加强粒子的湿润性在Al/SiC复合材料中会产生Al3C4 , 当使用金属焊料时焊接强度降低电子束焊接在真空环境中可高速焊接在Al/SiC复合材料中会产生Al3C4 , 焊接需要在真空环境下进行激光束焊接不需要真空环境即可高速焊接在Al/SiC复合材料中会产生Al3C4 , 焊接需要有保护气体接触电阻焊 接可高速焊接有可能产生加强颗粒偏析,对焊接 工件的几何形状有限制固相连接扩散连接为了提高连接性能可使用中间层不发 生颗粒2基体间反应过量扩散会导致连接性能下降过渡液相扩 散连接为了提高连接性能可使用中间层，不 发生颗粒-基体间反应有可能形成有害的金属间化合物； 工作效率低；价格昂贵摩擦焊接不发生颗粒-基体间反应；在热处理后 可达到很高的连接强度；适于连接两 种不同的材料需去除毛刺磁励电弧对 头焊接适于连接管形工件只能焊接限定形状的工件焊接后 需对焊接部位进行处理内部和外部钎焊可用于连接两种不同的材料焊接需要惰性气体或真空环境胶粘连接加工时所需温度相对较低为获得较高强度需表面预处理
