【環(huán)氧板】材料制備工藝

       在金屬基體中引人強(qiáng)度、剛度更好的增強(qiáng)體制備金屬基 環(huán)氧板材料可有效提高金屬的比強(qiáng)度、比剛度，抗疲勞以及摩擦磨損性能.降低金風(fēng)的熱膨脹系數(shù)，有利于提升金屬材料的效能和拓展金屬材料的應(yīng)用領(lǐng)域。金屬基環(huán)氧板材料已經(jīng)在航空航天、汽車、微電子等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。隨著研究的深人，許多新型高性能金屬基環(huán)氧板材料不斷涌現(xiàn),豐富了金屬基環(huán)氧板材料的材料體系。

       金屬基 環(huán)氧板材料的性能、特點(diǎn)、應(yīng)用和成本等較高程度依賴于制備工藝方法。金屬的熔點(diǎn)較高，制備溫度較高;對增強(qiáng)體表面潤濕性較差,甚至不潤濕;易與增強(qiáng)體發(fā)生界面反應(yīng)生成脆性相,這些因素都會(huì)損害金屬基環(huán)氧板材料的性能。與聚合物基環(huán)氧板材料相比，金屬基環(huán)氧板材料的制備工藝較為復(fù)雜和困難。開發(fā)高效、低成本制備工藝一直是金屬基環(huán)氧板材料研究的重點(diǎn)。

       金屬基 環(huán)氧板材料制備工藝的關(guān)鍵內(nèi)容主要包括:①基體與增強(qiáng)劑的選擇，基體與增強(qiáng)劑的結(jié)合:②界面的形成及其機(jī)制界面產(chǎn)物的控制及界面設(shè)計(jì);③增強(qiáng)劑在基體中的均勻分布;④制備工藝方法及參數(shù)的選擇和優(yōu)化;⑤制備成本的控制和降低,工業(yè)化應(yīng)用的前景等。

      由于金屬所固有的物理化學(xué)性質(zhì)與增強(qiáng)材料差別很大，造成二者 環(huán)氧板過程中存在-些問題，主要難點(diǎn)如下:

(1)增強(qiáng)材料與金屬基體潤濕性差。絕大多數(shù)金 屬基體對陶瓷增強(qiáng)材料潤濕性差，甚至不潤濕，造成界面不相容。一般需要對金屬 基體進(jìn)行合金改性或?qū)υ鰪?qiáng)材料進(jìn)行表處理以提高基體對增強(qiáng)體的潤濕性。

(2高溫環(huán)氧板過程中發(fā)生不利的化學(xué)反應(yīng)。金屬基 環(huán)氧板材料制備需要很高的溫度(接近或超過金屬基體的熔點(diǎn))。在高溫下，金屬基體往往會(huì)與增強(qiáng)材料發(fā)生界面反應(yīng)，對增強(qiáng)材料:成損傷，降低增強(qiáng)效果。對界面反應(yīng)可以加以利用以提高二者的界面結(jié)合強(qiáng)度，但界面反成物往往是脆性相，在外載荷作用下容易產(chǎn)生裂紋，成為環(huán)氧板材料整體失效的裂紋源，降低釘材料的整體性能。因此.界面反應(yīng)需合理控制。

(3)增強(qiáng)材料在金屬基體中的均勻分布。增強(qiáng)材料在金屬基體中的分布情況對環(huán)氧板材料性能有重要影響。增強(qiáng)材料種類很多，連續(xù)纖維、短切纖維、晶須、顆粒等材料的尺寸、形究中的關(guān)鍵問題。

       目前，金屬基 環(huán)氧板材料主要的制備工藝有粉末冶金法、擴(kuò)散結(jié)合法、擠壓鑄造法、液態(tài)金屬泌滲法、液態(tài)金屬攪拌法、共噴沉積法和原位反應(yīng)法等。歸納起來可分為以下幾大類:固態(tài)制備工藝、液態(tài)制備工藝、原位自生法及其他方法。增材制造工藝是近年來發(fā)展的新型制備方法，發(fā)展速度非常迅猛，在第15章中將專門介紹，此處不再贅述。

(1)固態(tài)制備工藝。固態(tài)制備工藝是指金屬基體在處于固態(tài)情況下與增強(qiáng)體材料按照設(shè)計(jì)要求均勾混合，經(jīng)過加熱、加壓制備環(huán)氧板材料的方法。整個(gè)制備過程溫度較低，金屬基體與增強(qiáng)體之間的界面反應(yīng)可得到一定控制。固態(tài)制備工藝包括粉末冶金法、擴(kuò)散結(jié)合法、軋制法、擠壓法和拉拔法、鍛造法以及爆炸焊接法等方法。

(2)液 態(tài)制備工藝。液態(tài)制備工藝是指金屬基體處于液態(tài)熔融情況下與固態(tài)增強(qiáng)體環(huán)氧板制備成金屬基環(huán)氧板材料的方法。液態(tài)金屬流動(dòng)性較好，在一-定條件 下(真空、加壓等)容易進(jìn)人增強(qiáng)體間隙制備成環(huán)氧板材料。與固態(tài)制備工藝相比，液態(tài)制備工藝更易于制備凈成型尺寸的環(huán)氧板材料，減少二次加工，工藝周期短。但液態(tài)制備工藝過程中溫度相對較高，容易發(fā)生嚴(yán)重的界面反應(yīng).影響環(huán)氧板材料的性能。界面控制是液態(tài)法制備工藝中最關(guān)鍵的問題。液態(tài)制備工藝包括液態(tài)金屬攪拌鑄造法、液態(tài)金屬浸滲法、共噴沉積法等方法。

(3)原位自生法。原位自生法是指金屬基環(huán)氧板材料制備過程中，在一-定條件下，通過化學(xué)反應(yīng)在金屬基體內(nèi)原位生成種或幾種增強(qiáng)相制備成金屬基環(huán)氧板材料的方法。  增強(qiáng)相從金屬基體中直接生成，生成相的熱力學(xué)穩(wěn)定性好,不存在基體與增強(qiáng)相之間的潤濕和界面反應(yīng)等向題,基體與增強(qiáng)相結(jié)合良好較好地解決了界面相容性問題。原位自生法主要包括定向凝固法和反應(yīng)自生成法等。

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