喷射共沉积技术对研发先进铝基复合材料的意义

铝基复合材料以其优异的物理性能和机械性能成为当今材料科学界研究的热点。制备铝基复合材料的方法有许多种，如普通铸造搅拌法、粉末冶金法等等，但由于存在界面反应、颗粒偏析等技术难题，使得铝基复合材料的发展和应用受到制约。近年来的研究工作设法将喷射成形技术与铝基复合材料制备技术结合在一起，开发出一种“喷射共沉积(Sprayco-deposition)”技术，很好地解决了增强粒子的偏析问题，而且由于凝固时间很短，可以避免增强相粒子在基体中的溶解以及界面反应；另外，该技术将材料的制备和成形过程结合在一起，简化了生产工序，降低了生产成本。

    目前，喷射共沉积制备铝基复合材料添加增强粒子有两种方式：(a)分体式添加粒子方式；(b)混合式添加粒子方式。

    分体式加入粒子方法：以在铝合金中添加SiC粒子为例，增强相粒子通过两个位于雾化器下方的喷射管道喷入雾化锥中，其中粒子尺寸约为3～15微米。结果表明，采用此法加入的增强相粒子的体积分数最高可达25%。同时表现出较好的强度和韧性，具有较高的弹性模量。

    混合式加入粒子方法：增强相粒子与雾化气体混合在一起，使得喷嘴末端的冷却速度大幅度提高。SiC粒子尺寸为10～20微米。此法要求提高熔体的过热度，以保证适当的固/液比值。这种方法可降低沉积坯中的孔隙度，并使增强相粒子的分布更为均匀。试验表明，此方法加入的SiC增强相粒子体积分数可达20%以上，并表现出良好的综合性能。

    采用喷射共沉积技术制备金属基复合材料，由于基体合金处于半凝固状态，温度较低，避免了因过高的接触温度引起界面反应，从而提高了材料的界面性能。同时由于喷射共沉积工艺可细化晶粒组织，提高合金基体的固溶度，消除宏观偏析以及生成非平衡亚稳相等特点，可进一步提高复合材料性能。

    最近几年，在喷射共沉积技术的基础上，又开发出了一种反应喷射成形技术(Reactivesprayforming)，将喷射成形技术与反应法制备金属基复合材料技术结合在一起，增强相粒子在金属熔体的喷射过程中通过化学反应直接生成，因而与基体的结合更为良好，从而更好地解决了金属基复合材料的界面问题，再加上快速凝固条件下，基体组织进一步细化，使得该技术有望获得更高性能的铝基复合材料。

来源:我的钢铁