金屬基環(huán)氧板材料一般般由金屬基體和陶瓷增強(qiáng)相公科的性能影響很大。

粉末冶金法收念、液態(tài)金屬浸滲法、波態(tài)金屬攪拌鑄造法等傳統(tǒng)工藝方法有這些工藝方法中增強(qiáng)體與金與金屬基體以制備金屬基環(huán)氧板材材料的方法,工藝過程較為復(fù)雜。這些

屬基體潤濕性差.容易造成界面結(jié)合不良.或增強(qiáng)體本與金屬基體在制備或服役過程中發(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。能下降。雖然可以通過增強(qiáng)體表面改性、合金元壓力輔助等方法緩解或解決這些問是題，但組織控制較困難、工藝較復(fù)雜、成本較高。針對這些問題，發(fā)展了原位自生成法。

原位自生成法是指增強(qiáng)體在基環(huán)氧板材料的制備過程中在金屬基體中原位生成的方法。原位自生成法基體中定向凝固析出，稱為定向凝固法;也可以通過化學(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)氧板材科中增強(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)可以通過調(diào)整工藝參數(shù)有效控制。

定向凝固法應(yīng)用于共晶(偏晶)合金體系,通過控制共晶合金凝固過程中的凝固方向,在基體中定向凝固析出排列整齊的類似纖維的條狀或片層狀共晶增強(qiáng)體，制備得到金屬基環(huán)氧板材料。常見的定向凝固法的原理示意圖如圖12-23所示。定向凝固法一般采用感應(yīng)線圈加熱，當(dāng)鑄型型殼被預(yù)熱到一定過熱溫度后,澆人過熱的合金液，將鑄型以一定的速度向下拉出,經(jīng)過冷卻圈時(shí)得到一定的溫度梯度,形成定向凝固自生共晶環(huán)氧板材料,整個(gè)過程需要在真空或惰性氣氛保護(hù)下進(jìn)行。

定向凝固法的關(guān)鍵工藝參數(shù)主要有兩個(gè):①凝固過程中固/液界面前沿液相中的溫度梯度;②固-液界面的推進(jìn)速度，即凝固速度。通過控制不同的工藝參數(shù),纖維狀共晶的尺寸可在1 pm至數(shù)百微米之間變化，以及體積分?jǐn)?shù)可在百分之幾至百分之二十間變化。為了維持穩(wěn)定

定向凝固自生環(huán)氧板材料的典型組織如橫向組織,可見共晶增強(qiáng)體呈纖維狀均勻分布。

與傳統(tǒng)環(huán)氧板材料相比,定向凝固共晶環(huán)氧板材料有以下優(yōu)點(diǎn):①由于第二相是在凝固過程中結(jié)晶析出的,界面結(jié)合良好,結(jié)合強(qiáng)度高,有利于載荷的傳遞,同時(shí)避免了傳統(tǒng)環(huán)氧板材料的界面潤濕、反應(yīng)等問題;②由于兩相是在高溫接近平衡條件下緩慢生長而成的,兩相界面能低,具有很好的熱穩(wěn)定性;③通過控制工藝參數(shù),使得增強(qiáng)體分布均勻,且避免了傳統(tǒng)環(huán)氧板材料制備過程對增強(qiáng)體的損害。

定向凝固共晶環(huán)氧板材料界面結(jié)合良好，在接近共晶熔點(diǎn)的高溫下仍能保持高的強(qiáng)度、良好的抗疲勞和抗蠕變性能但其生產(chǎn)周期長,生產(chǎn)成本很高，主要用于高溫條件下對性能要求很高的高溫結(jié)構(gòu)部件如航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等。常用的基體金屬為鎳基和鈷基合金。該方法也存在很多不足:①為了確?？刂莆⒂^組織，需要非常慢的凝固速度:②合金體系的選擇限制很大，只有共晶或偏晶系的合金才有可能;③對增強(qiáng)材料的體積分?jǐn)?shù)有很大限制,體積分?jǐn)?shù)高時(shí)第二相呈片層狀而不是纖維狀，對環(huán)氧板材料性能不利等。

反應(yīng)自生成法是指環(huán)氧板材料的增強(qiáng)相(通常為顆粒)在制備過程中通過與加人的相應(yīng)元素發(fā)生反應(yīng)或合金熔體中的某種組分與外加元素或化合物之間的化學(xué)反應(yīng)原位生成，制備金屬基環(huán)氧板材料的方法。該方法的基本原理:根據(jù)材料的設(shè)計(jì)要求，選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)劑(氣相、液相或粉末固相)，在適當(dāng)?shù)臏囟认?通過元素之間或元素與化合物之間的化學(xué)反應(yīng),在金屬基體內(nèi)原位生成一種或幾種高硬度、高彈性模量的陶瓷增強(qiáng)相,從而強(qiáng)化金屬基體。公

與傳統(tǒng)環(huán)氧板材料相比，反應(yīng)自生成環(huán)氧板材料具有以下優(yōu)點(diǎn):①自生增強(qiáng)相是在金屬基體中原位生長的熱力學(xué)穩(wěn)定相,有利于高溫下環(huán)氧板材料性能的保持;②增強(qiáng)體表面無污染，界面干凈,結(jié)合牢固;③通過合理選擇反應(yīng)元素(或化合物)可有效地控制原位反應(yīng)生成增強(qiáng)體的種類、大小、分布及體積分?jǐn)?shù);④可省去單獨(dú)合成、處理和加入增強(qiáng)體的工序,增強(qiáng)體在基體中分布均勻,工藝簡單,成本低等。

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