多孔SiC陶瓷增强金属基复合材料的制备.pdfVIP

第 36 卷 增刊 1 稀有金属材料与工程 Vol.36, Suppl.1 2007 年 8 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING August 2007 多孔 SiC 陶瓷增强金属基复合材料的制备 刘志伟，鲍崇高 （西安交通大学材料科学与工程学院，陕西西安 710049 ） 摘 要：采用纸质材料制成三维管状模型，经过纸质模型碳化、反应性渗硅处理获得多孔 SiC 陶瓷预制体，选择铸造性 能好、成形缺陷小的铸铁作为金属基体，采用铸渗法制备了 SiC 陶瓷增强金属基复合材料，通过 XRD, SEM 等分析手 段研究了多孔 SiC 陶瓷和复合材料的显微组织和界面结构。研究表明，纸质模型 800℃温度碳化，反应性渗硅温度 1600 ℃时制备的多孔 SiC 陶瓷预制体三维结构稳定，烧结后变形小，微观组织结合紧密；通过铸渗法制备的 SiC 陶瓷增强金 属基复合材料界面结合良好，无明显缺陷。该方法中增强相结构可设计性好，铸渗法制备多孔陶瓷金属基复合材料质量 高，为多孔陶瓷增强金属基复合材料的获得提供了试验新方法。 关键词：SiC 陶瓷; 反应性渗硅; 铸渗; 金属基复合材料 中图法分类号：TB333 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2007)S1-0852-04 制备了 SiC 陶瓷增强金属基复合材料；通过XRD, SEM 1 前 言 等分析手段研究了多孔 SiC 陶瓷和复合材料的显微组 由陶瓷颗粒、短纤维、晶须增强的金属基复合材 织和界面结构，研究工作对多孔陶瓷增强金属基复合 料(MMC)综合了金属的塑韧性、成型性、导电、导热 材料的制备新工艺进行了有益探索，为新材料的进一 性, 以及增强相陶瓷材料的高强度、高模量、耐热、 步研究开发提供了较好的试验基础。 耐磨、耐高温等性能[1] ，制备的金属基复合材料具有 2 多孔陶瓷与复合材料的制备 高比强度、比模量；导热、导电性能；热膨胀系数小、 尺寸稳定性好；良好的高温性能；耐磨性好；良好的 2.1 三维管状多孔陶瓷预制体的制备 疲劳性能和断裂性能等优点[2] ，故其有广阔的应用前 SiC 陶瓷预制体必须具有以下几个特点：（1）较 景。制备金属基复合材料方法较多，铸渗法是其中一 高的通孔率；（2 ）足够的强度；（3 ）与金属或合金 种，原理是将合金粉末或陶瓷颗粒等预先固定在型腔 熔体具有良好的润湿性； （4 ）满足复合材料的基本性 的特定位置，通过浇注并利用金属液的流渗能力使铸 能要求。 件需要部位具有特殊组织和性能的一种材料复合技 首先选用普通的复印纸做成三维管状纸模型，如 [3~5] 术 。 图 1 所示。其次对纸模型进行浸树脂处理，再用纯酒 网状结构陶瓷增强金属基复合材料是用铸造方法 精稀释的 2310 热固型酚醛树脂中浸泡充分后，在空气 在预制的多孔陶瓷中浇铸金属而成的一类复合材料， 中晾置 12 h 时，待纸管上的多余树脂流尽，用细铁丝 其基本特征是基体与增强相在整个材料中形成各自的 将纸管中的残余树脂疏通，反复进行，保证纸管的畅 三维空间连续的网络结构并且互相缠绕在一起，相对 通。自然晾干后，放入 100℃烘箱中，干燥 6 h 后取出。 于纤维增强材料，其在整体结构上具有各向同性的特 这样可以提高纸模型的结构强度，保证在加热