先进的超轻复合材料-铝碳化硅陶瓷复合材料

　　1.铝碳化硅陶瓷复合材料概述

　　铝碳化硅陶瓷复合材料

　　铝碳化硅陶瓷颗粒增强复合材料是金属和陶瓷的复合材料。与传统的金属材料相比，颗粒增强铝基复合材料不仅兼有金属的高塑性、高韧性和增强颗粒的高模量、高硬度，同时具有各向同性，是应用前景很广的材料。碳化硅颗粒增强铝基复合材料可用来制造卫星及航空结构材料，如卫星支架、结构连接件、管材、各种型材、导弹翼、制导元件;制造飞机零部件等，发展这种材料具有重要的战略意义。

　　2.铝碳化硅复合材料的特性

　　碳化硅颗粒增强铝基复合材料碳化硅和颗粒状的铝复合而成，其间碳化硅是用石英砂、石油焦(或煤焦)、木屑(出产绿色碳化硅时需求加食盐)等原料在电阻炉内经高温锻炼而成，再和增强颗粒铝复合而成。

　　增强颗粒铝在基体中的散布状况直接影响到铝基复合材料的归纳功能,能否使增强颗粒均匀涣散在熔液中是能否成功制备铝基复合资料的要害,也是制备颗粒增强铝基复合资料的难点地点。纳米碳化硅颗粒散布的均匀与否与颗粒的巨细、颗粒的密度、增加颗粒的体积分数、熔体的粘度、拌和的方法和拌和的速度等要素有关。

　　3.铝碳化硅复合材料优点

　　铝基复合材料具有高导热、密度小、本钱低，一级归纳优势，是金属基材猜中的重要品类，在国际国内规划内有广泛研讨并使用于工业化出产。铝基复合材料包含纤维增强和颗粒增强两大类。其间颗粒增强铝基复合材料本钱低、功能安稳且易完成规划出产，变成铝基复合材料研讨和使用的热门方向。以铝合金为基体的复合材料有铝碳化硅和硅铝等，广泛使用于航空航天、电子信息、壳体封装和现代交通等广泛范畴。

　　铝碳化硅是以铝合金作基体，碳化硅颗粒为增强体的颗粒增强金属基复合材料，交融了碳化硅陶瓷和金属铝的不一样优势，是第三代微电子封装材料商品，具有高导热、高刚度、低密度、适宜的膨胀系数等特征，能有用提高电子器件的封装热管理能力。一起以其耐腐蚀、可加工功能好和易收回的优势，铝碳化硅使用于工业规划化出产可下降本钱，在军用和民用范畴得到推行。与传统材料对比，颗粒增强金属基复合材料不仅兼有金属的高耐性、高塑性长处和增强颗粒的高硬度、高模量长处，而且材料各向同性，可选用传统的金属加工技能进行加工，因而备受大家关注。

　　4.铝碳化硅复合材料制备工艺

　　粉末冶金法

　　粉末冶金法具有一些独特的优点，如可任意调节增强相的体积分数(最高可达70%)，较准确地控制成分比，且其增强颗粒的粒径在纳米范围内可调。此外，粉末冶金工艺的烧结温度较低，可有效减轻增强体与基体间的有害界面反应，制得的复合材料具有良好的力学性能。近年来，进一步开发出机械合金化-粉末冶金法。该法制备的复合材料，其增强体颗粒分布均匀，粒度在纳米至微米范围内可调，增强相的体积分数可高达70%，与基体的界面结合良好，所制备的复合材料力学性能优异。美国DWA公司采用机械合金化-粉末冶金法生产了碳化硅颗粒增强铝基复合材料，已将其应用于汽车、飞机、航天器等。

　　压力铸造法

　　此法是将液态或半液态金属基复合材料或金属以一定速度填充压铸模型腔，或增强材料预制体的空隙中，在压力作用下使其快速凝固成形而制备出金属基复合材料，包括挤压铸造法、离心铸造法、气体压力渗透铸造法等。目前，生产应用中使用较多的是挤压铸造法，其具体方法是：首先把碳化硅颗粒增强相以适当的粘结剂粘结制成预制块，然后装入铸模，浇入精炼的铝基体金属熔体，并立即加压使熔融的金属熔体浸渗到预制块中，凝固之后即得碳化硅颗粒增强铝基复合材料。压力铸造法的主要优点是：可大批量制造颗粒增强铝基复合材料的零部件，成本低;浸渗时熔体与增强材料在高温下接触时间短，避免了界面反应产物对复合材料的不利影响;高压作用促进了熔体对增强材料的润湿，增强材料无需进行表面预处理;所制备材料的组织致密，无气孔。

　　喷射沉积法

　　此法是将液态金属在高压下雾化，并在其流出时将增强颗粒喷射入金属液中，两相混合的雾化液体随后在容器中沉积成形。喷射沉积法采用不同形状的基体和不同的基体运动方式可获得管坯、圆柱坯、带坯等不同产品。此法的优点是可直接由液态金属雾化和沉积形成具有快速凝固组织和性能特征及一定形状的坯件;保证了增强颗粒在基体中的分布均匀性;冷却速度很快，避免了增强颗粒与金属基体之间的界面反应;对界面的润湿性要求不高，晶粒十分细小。