高壓力離心滲透法制備金屬基復合材料的工藝過程

J. Wannasin , M.C. Flemings

Department of Materials Science and Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139, USA
Received 1 November 2004; received in revised form 16 February 2005; accepted 18 March 2005

摘要
一種新型的離心鑄造工藝，即通過提供高壓力來實現(xiàn)工藝過程，可以用于制備金屬基復合材料。該工藝過程可簡單描述為向鑄型中填滿陶瓷顆粒預制坯，再把鑄型安置在離心澆道的一端進行旋轉(zhuǎn)離心。經(jīng)過長時間不間斷的滲透過程，控制澆道中的金屬平面超過陶瓷顆粒平面，即可獲得顯著的高壓力。為了證明該工藝過程的可行性，實驗使用了幾種不同的陶瓷顆粒增強基來進行滲透。結(jié)果表明：所有小到300納米的陶瓷顆粒粉末都能進行充分滲透。對滲透壓力的研究表明，使用實驗設(shè)備能獲得15Mpa的高壓力。此外，滲透后獲得的復合材料的組織結(jié)構(gòu)也是研究內(nèi)容之一。實驗還將分析討論顆粒的分布，基體的偏析，以及穩(wěn)固的狀態(tài)。初步研究結(jié)果顯示，該工藝是一種有潛力且實用的用于制備金屬基復合材料的工藝。
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關(guān)鍵詞：金屬基復合材料（MMCs） 復合材料制備方法 離心鑄造 滲透 初始壓力

1. 導言
近年來，高體積分數(shù)增強金屬基復合材料已經(jīng)廣泛用于電子封裝、抗磨損部件、抗蠕變性應(yīng)用等領(lǐng)域。在各種制備金屬基復合材料的工藝方法中，采用液體滲透的工藝是最為經(jīng)濟和有效的。在市場上應(yīng)用的三種液體滲透工藝分別為無壓滲透、擠壓鑄造、氣體壓力鑄造。然而，這三種工藝方法都存在著一定缺陷，無壓滲透存在著伴隨有一些不良化學反應(yīng)、低滲透率、多空隙的缺點；擠壓鑄造需要高的成本投入，而且僅適用于少數(shù)幾何形狀零件的成型；氣體壓力鑄造則在大多數(shù)情況下存在著生產(chǎn)效率低下的缺點。