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铝碳化硅制备技术介绍

2023-08-30

　　1、铝碳化硅材料成型技术应具备的条件：
　　使增强材料SiC均匀地分布金属基体中，满足复合材料结构和强度要求；
　　能使复合材料界面效应、混杂效应或复合效应充分发挥；
　　能够充分发挥增强材料对基休金属的增强、增韧效果；
　　设备投资少，工艺简单易行，可操作性强；便于实现批量或规模生产;
　　能制造出接近最终产品的形状，尺寸和结构，减少或避免后加工工序。
　　2、铝碳化硅材料成型的关键技术：
　　由于金属所固有的物理和化学特性，其加工性能不如树脂好，在制造铝基碳化硅材料中还需解决一些关键技术，其中主要表现于：
　　加工温度高，在高温下易发生不利的化学反应；
　　增强材料与基体浸润性差；
　　增强材料在基体中的分布。
　　（1）、高温下的不利化学反应问题：
　　在加工过程中，为了确保基体的浸润性和流动性，需要采用很高的加工温度（往往接近或高于基体的熔点）。在高温下，基体与增强材料易发生界面反应，生成有害的反应产物Al4C3，呈脆性，会成为铝碳化硅材料整体破坏的裂纹源。因此控制复合材料的加工温度是一项关键技术。
　　该问题主要解决方法：
　　①、尽量缩短高温加工时间，使增强材料与基体界面反应时间降低至最低程度；
　　②、通过提高工作压力使增强材料与基体浸润速度加快；
　　③、采用扩散粘接法可有效地控制温度并缩短时间。
　　（2）、增强体SiC与基体铝浸润性差的问题：
　　增强材料与基体浸润性差是铝碳化硅材料制造的又一关键技术，基体对增强材料浸润性差，有时根本不发生润湿现象。
　　该问题主要解决方法：
　　①、加入合金元素，优化基体组分，改善基体对增强体的浸润性，常用的合金元素有：镁、硅等；
　　②、对增强材料SiC进行表面处理，涂敷一层可抑制界面反应的涂层，可有效改善其浸润性，表面涂层涂覆方法较多，如化学气相沉积，物理气相沉积，溶胶－凝胶和电镀或化学镀等。
　　（3）、增强体SiC在基体中均匀分布的问题：
　　按结构设计需求，使增强材料SiC均匀地分布于基体中也是铝碳化硅材料制造中的关键技术之一。尤其是在低体份铝碳化硅搅拌法、真空压力浸渗法、粉末冶金法中，SiC颗粒的团聚，以及不同尺寸SiC颗粒均匀分布为一项难点。
　　该问题主要解决方法：
　　①、对增强体SiC进行适当的表面处理，使其浸渍基体速度加快；
　　②、加入适当的合金元素改善基体的分散性；
　　③、施加适当的压力，使其分散性增大；
　　④、施加外场(磁场,超声场等)。