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高压力离心渗透法制备金属基复合材料的工艺过程

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
一种新型的离心铸造工艺，即通过提供高压力来实现工艺过程，可以用于制备金属基复合材料。该工艺过程可简单描述为向铸型中填满陶瓷颗粒预制坯，再把铸型安置在离心浇道的一端进行旋转离心。经过长时间不间断的渗透过程，控制浇道中的金属平面超过陶瓷颗粒平面，即可获得显著的高压力。为了证明该工艺过程的可行性，实验使用了几种不同的陶瓷颗粒增强基来进行渗透。结果表明：所有小到300纳米的陶瓷颗粒粉末都能进行充分渗透。对渗透压力的研究表明，使用实验设备能获得15Mpa的高压力。此外，渗透后获得的复合材料的组织结构也是研究内容之一。实验还将分析讨论颗粒的分布，基体的偏析，以及稳固的状态。初步研究结果显示，该工艺是一种有潜力且实用的用于制备金属基复合材料的工艺。
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关键词：金属基复合材料（MMCs） 复合材料制备方法 离心铸造 渗透 初始压力

1. 导言
近年来，高体积分数增强金属基复合材料已经广泛用于电子封装、抗磨损部件、抗蠕变性应用等领域。在各种制备金属基复合材料的工艺方法中，采用液体渗透的工艺是最为经济和有效的。在市场上应用的三种液体渗透工艺分别为无压渗透、挤压铸造、气体压力铸造。然而，这三种工艺方法都存在着一定缺陷，无压渗透存在着伴随有一些不良化学反应、低渗透率、多空隙的缺点；挤压铸造需要高的成本投入，而且仅适用于少数几何形状零件的成型；气体压力铸造则在大多数情况下存在着生产效率低下的缺点。