金属基复合材料的制备方法主要包括以下几种:
搅拌铸造法
全液态搅拌铸造:金属基体在液态下与增强材料混合,通过搅拌使其均匀分布,然后铸造。
半固态搅拌铸造:金属基体在半固态下与增强材料混合,通过搅拌使其均匀分布,然后铸造。
搅熔铸造:金属基体在搅熔状态下与增强材料混合,通过搅拌使其均匀分布,然后铸造。
特点:工艺简单,操作方便,适合大规模生产,设备投入少,生产成本低。
粉末冶金法
过程:将基体金属合金与增强体粉末混合均匀后,在模中冷压,除气后在真空中加热至固液两相区进行热压,最后烧结制得金属基复合材料。
特点:可以制备出增强相非常高体积分数的金属基复合材料,但设备复杂,成本偏高,不易进行大规模工业化生产。
喷射成形法
过程:将液体金属在高压惰性气体喷射作用下无雾化成微细颗粒,然后喷射沉积在一定形状的收集基板上,得到快速凝固的致密金属半成品。
特点:成分均匀的组织,具有快速凝固工艺的特点,生产工序简单,生产成本较低,适用于生产各种形状的预成形金属制品。
原位生成法
过程:增强材料在复合材料制造过程中,在基体中自己生成和生长,如以共晶形式从基体中凝固析出,或与加入的相应元素发生反应。
特点:综合性能高,生产工艺简单,成本较低。
浸渗法
过程:将增强相材料置于金属基体表面,然后将金属熔体浇注到增强相材料上,金属熔体通过表面张力和浸润性质向上浸润,并填充增强相之间的空隙,最后凝固并与增强相结合。
特点:关键控制金属熔体的浸润和渗透行为,适用于制备具有高增强相含量的金属基复合材料。
渗铸法
过程:将金属熔体直接注入增强相预制体内,然后进行凝固和固化处理,可以精确控制增强相的几何形状和分布。
特点:相比于浸渗法,具有更好的控制能力和加工性能,适用于制备高性能的金属基复合材料。
固态法
过程:在基体金属处于固态情况下与增强材料混合组成新的复合材料,包括粉末冶金法、热压法、热等静压法、扎制法、挤压和拉拔法、爆炸焊接法等。
特点:适用于制备高增强相含量的复合材料,但加工难度较大。
液态法
过程:在基体金属处于熔融状态时与增强材料混合组成新的复合材料,包括真空压力浸渍法、挤压铸造法、搅拌铸造法、液态金属浸渍法、共喷沉积法、原位反应生成法等。
特点:适用于制备高增强相含量的复合材料,操作简便。
表面复合法
过程:通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、热喷涂法、化学镀法、电镀法及复合镀法等,在基体表面形成增强材料的涂层或薄膜。
特点:适用于制备表面强化型复合材料,提高材料的表面性能。
选择合适的制备方法需要根据具体应用需求、材料组成和性能指标来决定。