金屬基環(huán)氧板材料一般由金屬基體和陶瓷增強(qiáng)相組成，除了金屬基體和陶瓷增強(qiáng)體的種類及體積分?jǐn)?shù)，金屬基體/陶瓷增強(qiáng)相的界面結(jié)構(gòu)對(duì)金屬基環(huán)氧板材料的性能影響很大。本章前述粉末冶金法、液態(tài)金屬浸滲法、液態(tài)金屬攪拌鑄造法等傳統(tǒng)工藝方法都是通過(guò)環(huán)氧板外加增強(qiáng)體與金屬基體以制備金屬基環(huán)氧板材料的方法,工藝過(guò)程較為復(fù)雜。這些工藝方法中增強(qiáng)體與金屬基體潤(rùn)濕性差，容易造成界面結(jié)合不良,或增強(qiáng)體與金屬基體在制備或服役過(guò)程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬基環(huán)氧板材料的性能下降。雖然可以通過(guò)增強(qiáng)體表面改性、合金元素改性或真空壓力輔助等方法緩解或解決這些問(wèn)題，但組織控制較困難、工藝較復(fù)雜、成本較高。針對(duì)這些問(wèn)題，發(fā)展了原位自生成法。

原位自生成法是指增強(qiáng)體在金屬基環(huán)氧板材料的制備過(guò)程中在金屬基體中原位生成的方法。原位自生成法中增強(qiáng)體可以以共晶的方式從基體中定向凝固析出,稱為定向凝固法;也可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成，稱為反應(yīng)自生成法。與傳統(tǒng)外加增強(qiáng)體環(huán)氧板材料相比，原位自生環(huán)氧板材料中增強(qiáng)體與基體相容性好，界面清潔,結(jié)合力強(qiáng)，且增強(qiáng)體尺寸、體積分?jǐn)?shù)可以通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)有效控制。

顆粒的間隙,凝固后制得表面環(huán)氧板材料。理在坩場(chǎng)的外徑，在離心力作用下金屬液體浸滲到增強(qiáng) 

液態(tài)金屬攪拌鑄造法是術(shù),將增強(qiáng)顆粒直接加人到基體金屬熔體中，通過(guò)攪拌使顆粒均勻地分散在液態(tài)金屬中然后澆鑄成特定形狀的工件，或簡(jiǎn)單澆鑄成錠坯經(jīng)過(guò)擠壓、軋制等二次加工制備。

隨著增強(qiáng)顆粒的加人，金屬熔體黏性變大，不利于顆粒的分散，因而該方法不適合制備高體積分?jǐn)?shù)的環(huán)氧板材料。另外,連續(xù)纖維不易在攪拌過(guò)程中均勻混合在液態(tài)金屬中。因此，該方法也不適于制備連續(xù)纖維增強(qiáng)的環(huán)氧板材料。液態(tài)金屬攪拌鑄造法借助傳統(tǒng)的金屬鑄造沒(méi)備即可完成，工藝簡(jiǎn)單，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn),是工業(yè)制備顆粒增強(qiáng)金屬基環(huán)氧板材料的主要方法。

在液態(tài)金屬攪拌工藝過(guò)程中，由于增強(qiáng)顆粒的團(tuán)聚、沉淀以及增強(qiáng)顆粒與金屬基體潤(rùn)濕性較差,顆粒較難在金屬基體中均勻分散:強(qiáng)烈的攪拌容易造成金屬熔體的氧化和大量空氣的吸該方法最關(guān)鍵的問(wèn)題是顆粒在金屬基體中的均勻分散及金屬的氧化防護(hù)。主要措施

(1)在金屬熔體中添加合金元素:某些合金元索可以降低金屬熔體的表面張力，改善液態(tài)金屬與陶瓷顆粒的潤(rùn)濕性。例如在鋁熔體中加人鈣、鎂、鋰等元素可以明顯降低熔體的表面張力，提高鋁熔體對(duì)陶瓷顆粒的潤(rùn)濕性，有利于陶瓷顆粒在熔體中的分散，提高其環(huán)氧板效率。(2)顆粒表面處理:比較簡(jiǎn)單有效的方法是對(duì)顆粒進(jìn)行高溫?zé)崽幚?，使有害物質(zhì)在高溫下?lián)]發(fā)、脫除。有些顆粒，如SiC,在高溫處理過(guò)程中發(fā)生氧化，在表面生成SiO2薄層，可以明顯改善熔融鋁合金基體對(duì)顆粒的潤(rùn)濕性，也可以通過(guò)電鍍、化學(xué)鍍等方法使陶瓷顆粒表面改性，

(3環(huán)氧板過(guò)程的氣氛控制:由于液態(tài)金屬氧化生成的氧化膜阻止金屬與顆粒的混合和潤(rùn)濕,吸人的氣體又會(huì)造成大量的氣孔,嚴(yán)重影響環(huán)氧板材料的質(zhì)量，因而要采用真空或惰性氣體保護(hù)來(lái)防止金屬熔體的氧化和吸氣。

(4)有效的攪拌:強(qiáng)烈的攪動(dòng)可使液態(tài)金屬以高的剪切速度流過(guò)顆粒表面，能有效改善金屬與顆粒之間的潤(rùn)濕性，促進(jìn)顆粒在液態(tài)金屬中的均勻分布。通常采取高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械攪拌或超聲波攪拌來(lái)強(qiáng)化攪拌過(guò)程。

(5)縮短凝固時(shí)間:由于增強(qiáng)顆粒與金屬熔體密度不同,在停止攪拌后及澆入到鑄型的凝固過(guò)程中會(huì)發(fā)生增強(qiáng)顆粒的上浮或下沉現(xiàn)象，造成增強(qiáng)顆粒的分布不均勻，因而需要減少攪拌后的停留時(shí)間及縮短凝固時(shí)間來(lái)避免增強(qiáng)顆粒在金屬基體中的分布不均勻。

(6)選擇適當(dāng)?shù)蔫T造工藝:因固體顆粒的加人，熔體的流動(dòng)性顯著降低、充型能力不好，一般采用擠壓鑄造、液態(tài)模鍛等工藝比較合適。

金屬攪拌鑄造法根據(jù)工藝特點(diǎn)及所選用的設(shè)備差異，可分為旋渦法、杜拉肯(Duralcon)法旋渦法的主要工序有基體金屬熔化、除氣和精煉、顆粒預(yù)處理攪拌金屬環(huán)氧板、澆注、冷卻凝固以及脫模等。

螺旋槳形。另外，也可以采用電磁攪拌及電磁機(jī)械環(huán)氧板攪持的方法制備顆粒增強(qiáng)金屬基環(huán)氧板材料。(2)社拉育(Duralcon)法:該方法是20世紀(jì)80年代中期由Alcom公司研究、開(kāi)發(fā)的一種無(wú)旋渦攪拌法，主要用于制備顆粒增強(qiáng)鋁、鎂鋅基環(huán)氧板材料。該方法與旋渦法的主要區(qū)別:基體金屬熔化、精煉與通過(guò)攪拌加人顆粒分別在不同裝置中進(jìn)行,不僅可使每種設(shè)備的復(fù)雜程度降低，而且可以適應(yīng)大生產(chǎn)規(guī)模;攪拌金屬熔體和加人顆粒是在真空或保護(hù)氣氛下進(jìn)行的,通免了金屬氧化和吸氣。這種方法現(xiàn)已成為工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)方法。

杜拉肯法的主要工藝過(guò)程:將熔煉好的金屬熔體注人可抽真空或有惰性氣體保護(hù)并能保溫的攪拌爐中，加入顆粒增強(qiáng)體，攪拌器在真空或充氬氣條件下進(jìn)行高速攪并，顆粒在金屬熔體內(nèi)分布均勻后，澆鑄獲得顆粒增強(qiáng)金屬基環(huán)氧板材料產(chǎn)品。其攪拌器由主、副兩種攪并器組 成。主攪拌器具有同軸多槳葉、旋轉(zhuǎn)速度高的特點(diǎn)，可在1000~2 500 r/min范圍內(nèi)變化。高速旋轉(zhuǎn)對(duì)金屬熔體和顆粒起剪切作用，使細(xì)小的顆粒均勻分散在熔體中.并與金屬基體潤(rùn)濕復(fù) 合。副攪拌器沿坩堝壁緩慢旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速小于100 /min,起著消除旋渦和將黏附在墻堝壁上 的顆粒刮離并帶人到金屬熔體中的作用。攪拌過(guò)程中金屬熔體保持在一定溫度，一 般以高于 基體液相線50 C為宜。攪揮時(shí)間通常為20 min左右。攪拌器的形狀結(jié)構(gòu)攪拌速度和溫度是該方法的關(guān)鍵，雪根據(jù)基體合金的成分、顆粒的含量和大小等因素確定。

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